Într-un semiconductor intrinsec la o temperatură de 0 K, toți electronii
sunt în banda de valență. Când temperatura este ridicată, o parte a electronilor din banda de valență trece în banda de conducție. Determinați probabilitatea
găsind un electron (sau o gaură) la unul sau alt nivel de energie
la o anumită temperatură pot fi obținute cu ajutorul distribuției Fermi-Dirac:
unde W este energia unui anumit nivel, J;
k este constanta Boltzmann;
T este temperatura absolută;
WF este energia corespunzătoare nivelului de energie, probabilitatea
a cărui umplere la T ≠ 0 K este 1/2 și numită nivelul Fermi.
La o temperatură de 0 K, F (W) n se modifică brusc. Pentru toți
nivelurile de energie situate sub nivelul Fermi (W F (W) = 1, adică probabilitatea ca electronii să umple banda de valență (II) să fie 1 (sau 100%); pentru toate nivelurile situate deasupra nivelului Fermi (W Deoarece la nivelurile de energie din intervalul de bandă, electronii Nu pot fi localizate, distribuția Fermi-Dirac este nedreaptă. La T ≠ 0 K, curba probabilității are un aspect neted, simetric față de nivelul Fermi. Nivelul Fermi într-un semiconductor intrinsec la T = 0 K trece aproape în mijlocul benzii interzise. Distribuția Fermi-Dirac este valabilă și pentru semiconductori impurități. Nivelul Fermi în semiconductori de tip n de la mijloc se deplasează spre partea inferioară a benzii de conducție și este mai aproape de partea inferioară a benzii de conducere, cu cât este mai mare concentrația impurității donatorului. Într-un semiconductor de tip p, nivelul Fermi trece de la mijlocul benzii interzise spre banda de valență și este mai aproape de banda de valență, cu atât concentrația impurității acceptoare este mai mare. Temperatura semiconductorului este de asemenea afectată de temperatura semiconductorului: într-un semiconductor de tip n, cu cât temperatura este mai mică, cu atât este mai mare nivelul Fermi. Într-un semiconductor de tip p, cu cât temperatura este mai mică, cu atât este mai mică nivelul Fermi (mai aproape de vârful benzii de valență).
Trimiteți-le prietenilor: