Примесный полупроводник

В случае примесных полупроводников концентрации подвижных носителей зарядов n и p определяются известным соотношением концентраций подвижных носителей зарядов

. (1.5)

В рабочем диапазоне температур практически все атомы примеси оказываются ионизированными, поэтому с учётом того, что на практике концентрации примесей выбираются из условий N_d >>n_i, и N_a>>р_i, для концентраций основных носителей зарядов полупроводников n и p типов с весьма высокой степенью приближения соответственно выполняются условия n_n ≈ N_d и p_p ≈ N_a. Тогда с учётом (1.5) соотношения для концентраций неосновных носителей зарядов принимают вид (1.6)

и . (1.6)

Уровни Ферми в примесных полупроводниках определяются выражениями

, (1.7)

. (1.8)

В выражениях (1.7) и (1.8) W_Fn – уровень Ферми в электронном полупроводнике, W_Fp – уровень Ферми в дырочном полупроводнике, N_d – концентрация донорной примеси, N_a – концентрация акцепторной примеси.

Сравнение выражений (1.4), (1.7) и (1.8) показывает, что уровни Ферми собственного и примесных полупроводников неодинаковы. Уровень Ферми в электронном невырожденном полупроводнике находится в верхней части запрещенной зоны. Уровень Ферми в дырочном полупроводнике, напротив, располагается в нижней части запрещенной зоны. Иначе говоря, между ними существует следующее соотношение

W_Fn>W_Fi>W_Fp. (1.9)