费米能级是温度为绝对零度时固体能带中充满电子的最高能级。常用EF表示。对于固体试样,由于真空能级与表面情况有关,易改变,所以用该能级作为参考能级。电子结合能就是指电子所在能级与费米能级的能量差。
虽然严格来说,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。
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物理意义:
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几率是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。
参考资料来源:百度百科——费米能级
已知室温下,Si的本征载流子浓度ni1.51010cm-3。
由于杂质补偿且杂质全部电离,该掺杂半导体的多子即电子浓度为:n=1.11015cm-311014cm-311015cm-3(1.51010cm-3/11015cm-32.2510cm-3若两块锗样品中的电子浓度分别为2.251010cm-35.01016cm-3,试分别求出其中的空穴的浓度;
已知电子浓度求空穴浓度,根据公式2.25*101.78*10cmcmcm5*108*10cmcmcm型半导体,空穴导电;费米能级在本征费米能级之下,比较靠近价带顶。型半导体,电子导电;费米能级在本征费米能级之上,比较靠近导带底。
扩展资料
总之,凡是EF靠近导带底的半导体必将是电子导电为主的n型半导体,凡是EF靠近价带顶的半导体必将是空穴导电为主的p型半导体。
当然,如果EF处于禁带中央,即两种载流子分别占据导带能级和价带能级的几率相等,则两种载流子的数量也就差不多相等,那么这就必然是本征半导体,这时的Fermi能级特称为本征Fermi能级(用EFi表示,与禁带中央线Ei一致)。
参考资料来源:百度百科-费米能级
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