Электр. Презентация 1
.pdfФизический смысл энергии (уровня) Ферми (EF)
Из распределения Ферми следует, что при Е=EF
Pn E F |
0.5 или 50% |
График распределения Ферми с собственном ПП при Т=0К
|
T=0K |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ничего |
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EC |
нет!!! |
P=0% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
EF |
Запрещенная |
P=50% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
зона |
|
|
|
|
|
|
|
EV |
|
P=100% |
|
|
|
|
|
|
Все |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
заполнено!!! |
|
Pn(E) |
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
График распределения Ферми с собственном ПП при Т > 0К
Из распределения Ферми следует, что при Е=EF
EC
EF
EV
T>0K
Ничего нет!!!
-свободные
-- электроны
Запрещенная
зона
++ свободные
+ дырки
Все заполнено!!!
E
P=0%
P=10%
P=50%
P=90%
Pn(E)
P=100%
Уровень Ферми в собственном полупроводнике всегда лежит
EC
EF
EV
посередине запрещенной зоны
T=0K
Ничего нет!!!
P=0% EC
Запрещенная P=50% |
EF |
зона |
|
EV
Все P=100%
заполнено!!!
T>0K
Ничего нет!!!
-свободные
-- электроны
Запрещенная
зона
++ свободные
+ дырки Все
заполнено!!!
P=0%
P=10%
P=50%
P=90%
P=100%
Уровень Ферми в примесном полупроводнике n-типа -
графическое представление
EC ED
EF
EV
Ничего нет!!!
- свободные
-- электроны
Запрещенная зона
Все заполнено!!!
0%
10%
50%
100%
Уровень Ферми в примесном полупроводнике n-типа - выводы
Электроны в зону проводимости отдают атомы примесидонора – при появлении свободного электрона дырка не появляется!!!
•валентная зона полностью заполнена: Pn(EV)=1 или 100%,
•в зоне проводимости есть электроны: Pn(EС) > 0 или > 0%,
•уровень где электронов нет Pn(E)=0 уже выше, чем ЕС,
•уровень EF соответствует Pn(EF)=0.5 или 50% (по определению)
ВЫВОДЫ
В полупроводнике n-типа уровень Ферми смещается от середины запрещенной зоны в сторону зоны проводимости. Это смешение тем сильнее, чем больше электронов в зоне проводимости, т.е чем больше концентрация атомов примесидонора ND.
Уровень Ферми в примесном полупроводнике p-типа -
графическое представление
EC
EF EA
EV
Ничего нет!!!
Запрещенная зона
+- |
+- |
свободные |
+- |
|
дырки |
Все заполнено!!!
0%
50%
10%
100%
Уровень Ферми в примесном полупроводнике p-типа - выводы
Электроны в зону проводимости отдают атомы примесиакцептора – при появлении дырки свободный электрон не появляется!!!
•в валентной зоне есть дырки: Pn(EV) <1 или <100%,
•зона проводимости пуста: Pn(EС) = 0 или 0%,
•уровень, где Pn(E)=1 (100%) уже ниже, чем ЕV,
•уровень EF соответствует Pn(EF)=0.5 или 50% (по определению)
ВЫВОДЫ
В полупроводнике p-типа уровень Ферми смещается от середины запрещенной зоны в сторону валентной зоны. Это смешение тем сильнее, чем больше дырок в валентной зоне, т.е чем больше концентрация атомов примесиакцептора NА.
Уровень Ферми в проводнике
Ничего нет!!! 0%
EF |
― |
|
― |
50% |
|
|
― |
|
EV |
― |
― ― |
|
|
|
EC |
|
100% |
Все заполнено!!!
Положение уровня Ферми в зонной диаграмме - сводка
впроводниках – в зоне проводимости,
всобственных ПП – в середине запрещенной зоны,
впримесных ПП n-типа – выше середины запрещенной зоны,
впримесных ПП p-типа – ниже середины запрещенной зоны.
Если в результате каких либо действий уровень Ферми в ПП попадает в зону проводимости или в валентную зону, то происходит вырождение ПП – превращение его в вещество, близкое к металлу.
Дополнительное свойство (без теории!!!)
Если в ПП не протекает электрический ток, то уровень Ферми
имеет постоянное значение.