这是一个概率分布,当能量为跟Ef一样的时候,刚好就是分布概率为二分之一,所以你知道E就好了,但是导带和价带是不一样的,你最好还是看看书吧说起来很复杂。
费米能级Ef
就一个由费米子组成的微观体系而言,每个费米子都处在各自的量子能态上。现在假想 把所有的费米子 从这些量子态上移开。之后再把这些费米子按照一定的规则(例如泡利原理等)填充在各个可供占据的量子能态上,并且这种填充过程中每个费米子都占据 最低的可供占据的量子态。最后一个费米子占据着的量子态 即可粗略理解为费米能级。 虽然严格来说,费米能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。
费米子可以是电子、质子、中子(自旋为半整数的粒子)
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。
费米能级在半导体物理中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。
如果σ是电导(单位西门子),I是电流(单位安培),E是电压(单位伏特),则:σ = I/E
电导是电阻的倒数,即 G=L/R 式中R—电阻,单位欧姆(Ω) G—电导,单位西门子(S) 1S=103mS=106µS 因R=ρL/F,代入上式,则得到: G=IF/(ρL)对于一对固定电极来讲,二极间的距离不变,电极面积也不变,因此L与F为一个常数。
令:J=L/F,J就称为电极常数,可得到 G=I2/(ρJ)式中:K=1/ρ就称为电导率,单位为S/cm。1S/cm=103mS/cm=106µS/cm。
电导率K的意义就是截面积为lcm2,长度为lcm的 导体的电导。当电导常数J=1时,电导率就等于电导,电导率是不同电解质溶液导电能力的表现。
电导率K,电导G,电阻率ρ三者之间的关系如下: K=JG=I/ρ 式中J为电极常数,例如:电导率为O.1µS/cm的高纯水,其电阻率应为: ρ=I/K=1/0.1×106=10MΩcm。
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