费米能级的定义

费米能级的定义,第1张

对于金属,绝对零度下,电子占据的最高能级就是费米能级。费米能级的物理意义是,该能级上的一个状态被电子占据的概率是1/2。在半导体物理中,费米能级是个很重要的物理参数,只要知道了它的数值,在一定温度下,电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。

它和温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量以及能量零点的选取有关。n型半导体费米能级靠近导带边,过高掺杂会进入导带。p型半导体费米能级靠近价带边,过高掺杂会进入价带。将半导体中大量电子的集体看成一个热力学系统,可以证明处于热平衡状态下的电子系统有统一的费米能级。

半导体费米更加活跃。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体的费米能级比金属高,是因为半导体的费米更加活跃。通常导体材料中电子的费米波长为35nm,金属材料其尺寸小于2nm。费米波长,即费米面附近的德布罗意波长,说的通俗一点,费米面就是固体中运动状态满足一定条件的电子的集合。

半导体物理h是表示小时。

这个是定义的,有效质量等于h的平方除以d方e比上dk的平方,小时不是时间的国际单位制基本单位(时间的国际单位制基本单位是秒),而是与国际单位制基本单位相协调的辅助时间单位。

费米能级等于费米子系统在趋于绝对零度时的化学势;但是在半导体物理和电子学领域中,费米能级则经常被当做电子或空穴化学势的代名词。一般来说,“费米能级"这个术语所代表的含义可以从上下语境中判断。

简介

物质存在的形式多种多样,固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性差的材料,如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体的存在才真正被学术界认可。


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