幫忙解釋一下準費米能級和本征費米能級謝謝!!

2022-10-09 13:00

4個回答
是量子態(tài)基本上被電子占據(jù)或基本上是空的一個標志。
在半導體中,費米能級能體現(xiàn)出參雜濃度,本征費米能級就是無摻雜和缺陷的半導體(本征半導體)費米能級。但是不同學科對費米能級的理解解釋的側重點不同。
費米能級:
就一個由費米子組成的微觀體系而言,每個費米子都處在各自的量子能態(tài)上?,F(xiàn)在假想 把所有的費米子 從這些量子態(tài)上移開。之后再把這些費米子按照一定的規(guī)則(例如泡利原理等)填充在各個可供占據(jù)的量子能態(tài)上,并且這種填充過程中每個費米子都占據(jù) 最低的可供占據(jù)的量子態(tài)。最后一個費米子占據(jù)著的量子態(tài)即可粗略理解為費米能級。
費米子可以是電子、質(zhì)子、中子 。
對于金屬,電子的最高占據(jù)能級就是費米能級。
費米能級
就一個由費米子組成的微觀體系而言,每個費米子都處在各自的量子能態(tài)上?,F(xiàn)在假想 把所有的費米子 從這些量子態(tài)上移開。之后再把這些費米子按照一定的規(guī)則(例如泡利原理等)填充在各個可供占據(jù)的量子能態(tài)上,并且這種填充過程中每個費米子都占據(jù) 最低的可供占據(jù)的 量子態(tài)。最后一個費米子占據(jù)著的量子態(tài) 即可粗略理解為 費米能級。
費米子可以是電子、質(zhì)子、中子
對于金屬,電子的最高占據(jù)能級就是費米能級。
費米能級的物理意義是,該能級上的一個狀態(tài)被電子占據(jù)的幾率是1/2。
準費米能級
電子準費米能級和空穴準費米能級:當外界的影響破壞了熱平衡,使半導體處于非平衡狀態(tài),就不再存在統(tǒng)一的費米能級,因為前面講的費米能級和統(tǒng)計分布函數(shù)都是指的熱平衡狀態(tài)。事實上,電子系統(tǒng)的熱平衡狀態(tài)使通過熱躍遷實現(xiàn)的。在一個能帶范圍內(nèi),熱躍遷十分頻繁,極短時間內(nèi)就能導致一個能帶內(nèi)的熱平衡。然而,電子在兩個能帶之間,例如導帶和價帶之間的熱躍遷就稀少得多,因為中間還隔著禁帶。

當半導體得平衡態(tài)遭到破壞而存在非平衡載流子時,由于上述原因,可以認為,分別就價帶和導帶中得電子將,它們各自基本上處于平衡態(tài),而導帶和價帶之間處于不平衡狀態(tài)。因而費米能級和統(tǒng)計分布函數(shù)對導帶和價帶各自仍然是適用的,可以分別引入導帶費米能級和價帶費米能級,它們都是局部的費米能級,稱為“準費米能級”。導帶和價帶間的不平衡就表現(xiàn)在它們的準費米能級是不重合的。導帶的準費米能級也稱電子準費米能級,相應地,價帶地準費米能級稱為空穴準費米能級,分別用Enf(上n,下f,腳標) 和Epf 表示。

非平衡載狀態(tài)下地載流子濃度公式與平衡載流子濃度類似,只是用準費米能級代替費米能級在平衡載流子濃度公式中地位置。

準費米能級具有與費米能級類似地功能,即標準著載流子填充能帶地水平。在非平衡狀態(tài)狀態(tài)下,若電子濃度比平衡狀態(tài)時大,則電子準費米能級高于平衡狀態(tài)時的費米能級,同理,如果空穴濃度比平衡狀態(tài)時大,則空穴費米能級比平衡狀態(tài)時的費米能級更接近價帶頂。準費米能級偏離費米能級的大小,亦即反映了必定偏離熱平衡狀態(tài)的程度。它們偏離越大,說明不平衡情況越顯著;兩者靠得越近平衡態(tài);兩者重合時,形成統(tǒng)一的費米能級,半導體處于平衡態(tài)。因此引進準費米能級,可以更形象地了解非平衡態(tài)地情況。

注意:小注入情況下,非平衡少數(shù)載流子的準費米能級偏離費米能級的距離越大,而非平衡多數(shù)載流子的準費米能級偏離費米能級的距離越小,在畫非平衡能帶圖時應考慮它們的差異。
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費米能級位于禁帶之中(即位于價帶之上,導帶之下),費米能級是量子態(tài)是否被電子占據(jù)的分界線。能量高于費米能級的量子態(tài)基本是空的,能量低于費米能級的量子態(tài)基本上全部被電子所占據(jù)。 希望能幫到你。
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