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【求助】本征半导体的费米能级？
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| 为什么本征半导体的费米能级选在禁带的中间，而不是价带顶能？ |
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jackyzheng9986
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小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
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| 这个问题我也在这个论坛上问过，而且前段时间还请教了老师。半导体中费米能级和金属费米能级是不同的，金属费米能级就是0K下电子占据的最高能级。半导体中所谓费米能级实际上是电子系统的化学势，是由热力学统计物理中推导的一个量，所以说如果从金属费米能级角度理解的就错了。至于楼主的问题比较好回答，首先要明白化学势的定义，也就是系统增加一个电子需要的自由能。当处于某一温度时，价带顶部电子部分被激发到导带底部，因此系统若加入一个电子，这个电子可能放到价带顶部也可能放到导带底部，平均来开放入这个电子的能量就是处于禁带中间。可是这样一来出现了一个很棘手的问题，就是根据经典费米能级计算0K时费米能级处于禁带正中间，但是你用化学势去理解0K下费米能级处于导带底部，因为此时电子完全占据了导带，系统加入一个电子必然是放到导带底部了。作者给出的解释就是0K下费米分布函数失效，因为此时自由电子以不再是数量巨大的系统。所以这样问题就明了了。但是我依然有疑问，作者为何定义加入一个电子的能量而不是减少一个电子的能量呢？大家都知道化学里的化学势就是吉布斯自由能对摩尔量求导数啊，加减通吃的，所以他定义加入一个电子的能量我觉得牵强 |
26楼2009-06-02 17:47:47
2楼2009-05-15 17:13:22
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2008020891
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5楼2009-05-15 20:12:45
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cord 
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7楼2009-05-15 22:23:53
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9楼2009-05-15 22:50:52
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musi429(金币+0,VIP+0):多谢交流～ 5-16 00:24
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我觉的“费米能级是区分绝对零度下占据态和非占据态的能量值”这个只是对于无相互作用费米子说的。对于有相互作用的费米子，在费米面附近分布发生弥散，费米能级是占据概率为1/2的能级，不完全是占据态和非占据态的区分能级。 另外，在本征半导体中，费米能级在禁带中央，与电子最高占据态的能量并不一样。这个问题似乎有点意义，可以继续讨论。（虽然在此情况下，仍有区分导带和价带的作用） 但是，无论如何，我不相信费米能级是“虚的”。说这个能级是“虚”的童鞋，这个“虚”代表了什么意义？仅仅是没有电子占据，似乎也不对。 |
10楼2009-05-15 23:06:06