Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Электр. Презентация 1

.pdf
Скачиваний:
26
Добавлен:
11.04.2015
Размер:
806.37 Кб
Скачать

Физический 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.