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yingwu528

金虫 (小有名气)

[交流] 费米能级在半导体物理中的概念和意义已有21人参与

目前对半导体物理中费米能级的定义不是很清楚,各种资料对其定义也很多样,求助在半导体方面,费米能级的主要意义和功能!
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挥泪天使

荣誉版主 (知名作家)

sunny 阳光大师姐

优秀版主优秀版主

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
shecf(金币+8): 谢谢参与交流 2011-11-04 18:39:25
费米能级  就一个由费米子组成的微观体系而言,每个费米子都处在各自的量子能态上。现在假想 把所有的费米子 从这些量子态上移开。之后再把这些费米子按照一定的规则(例如泡利原理等)填充在各个可供占据的量子能态上,并且这种填充过程中每个费米子都占据 最低的可供占据的量子态。最后一个费米子占据着的量子态 即可粗略理解为费米能级。 虽然严格来说,费米能等于费米子系统在趋于绝对零度时的化学势;但是在半导体物理和电子学领域中,费米能级则经常被当做电子或空穴化学势的代名词。一般来说,“费米能级"这个术语所代表的含义可以从上下语境中判断。   费米子可以是电子、质子、中子(自旋为半整数的粒子)   

对于金属,绝对零度下,电子占据的最高能级就是费米能级。   

费米能级的物理意义是,该能级上的一个状态被电子占据的几率是1/2。   

费米能级在半导体物理中是个很重要的物理参数,只要知道了他的数值,在一定温度下,电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。它和温度,半导体材料的导电类型,杂质的含量以及能量零点的选取有关。   

将半导体中大量电子的集体看成一个热力学系统,可以证明处于热平衡状态下的电子系统有统一的费米能级。

1.       费米能级不是一个真正存在的能级。它只是用于衡量一个系统的能级水平。
2.       对于一个系统来说,处处的费米能级相同。对于两个系统合并成为一个系统,则费米能级也会趋于处处相同(会有净电荷的流动)。-
3.       费米能级描述了各个能级上电子分布的概率。
4.       费米能级随着温度和掺杂浓度而变化。具体来说如下:
a.       对于N型半导体费米能级在禁带中央以上;掺杂浓度越大,费米能级离禁带中央越远,越靠近导带底部
b.       对于P型半导体费米能级在禁带中央以下;掺杂浓度越大,费米能级离禁带中央越远,越靠近价带顶部
微笑拥抱每一天,做像向日葵般温暖的女子。
9楼2011-11-04 10:27:19
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天地精华

木虫 (正式写手)

司徒哥

★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
wbcui(金币+1): 鼓励一下,多谢参与! 2011-11-03 21:21:20
即使在半导体领域,理论分析和模拟计算时对费米能级定义也有些差别。
做无心人,未来不迎;当时无杂,既过不恋。
2楼2011-11-03 12:46:25
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冷清笛love

新虫 (小有名气)

★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
wbcui(金币+1): 鼓励一下,多谢参与! 2011-11-03 21:21:12
意义当然是表征一个状态被电子占据的几率了,其与温度有关
3楼2011-11-03 13:33:35
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ycnjzy

木虫 (正式写手)


小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
以前没注意过,呵呵
阳光总在风雨后
5楼2011-11-03 23:48:59
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