double arrow

Положение уровня Ферми и расчет концентрации носителей

2

Уровень Ферми - основной параметр статистического распределения электронов и дырок. В расчетах для определения положения уровня Ферми, как правило, используют условие электронейтральности.

Для собственного полупроводника n=p.

(2.13)

После логарифмирования (2.13) сравнительно просто рассчитывается значение уровня Ферми:

  (2.14)

Из выражения (2.14) следует, что при температуре абсолютного нуля уровень Ферми для собственного полупроводника располагается посередине запрещенной зоны: .

Для собственного полупроводника вводится понятие собственной концентрации с помощью условия ni2 = np. Откуда:

  (2.15)
(2.16)

При расчете собственной концентрации необходимо учитывать зависимость ширины запрещенной зоны от температуры (1.17). Собственная концентрация является важным характеристическим параметром материала, поскольку для заданной температуры ni2величина постоянная не только для собственных, но и для легированных материалов (она не зависит от положения уровня Ферми). Значения собственной концентрации для основных полупроводниковых материалов представлены в таблице.

  Ge Si GaAs
ni, см-3 2,5ּ1013 1,6ּ1010 1,1ּ107

На рис. 2.8 для Si, Ge, GaAs приведены зависимости собственной концентрации от температуры. Из (2.15) видно, что чем больше ширина запрещенной зоны, тем больше тангенс наклона прямо).

Рис. 2.8

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  


2

Сейчас читают про: