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[交流]
費米能級在半導(dǎo)體物理中的概念和意義 已有21人參與
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| 目前對半導(dǎo)體物理中費米能級的定義不是很清楚，各種資料對其定義也很多樣，求助在半導(dǎo)體方面，費米能級的主要意義和功能！ |
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shecf(金幣+8): 謝謝參與交流 2011-11-04 18:39:25
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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。 雖然嚴格來說，費米能等于費米子系統(tǒng)在趨于絕對零度時的化學勢；但是在半導(dǎo)體物理和電子學領(lǐng)域中，費米能級則經(jīng)常被當做電子或空穴化學勢的代名詞。一般來說，“費米能級"這個術(shù)語所代表的含義可以從上下語境中判斷。 費米子可以是電子、質(zhì)子、中子（自旋為半整數(shù)的粒子） 對于金屬，絕對零度下，電子占據(jù)的最高能級就是費米能級。 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。 費米能級在半導(dǎo)體物理中是個很重要的物理參數(shù)，只要知道了他的數(shù)值，在一定溫度下，電子在各量子態(tài)上的統(tǒng)計分布就完全確定了。它和溫度，半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型，雜質(zhì)的含量以及能量零點的選取有關(guān)。 將半導(dǎo)體中大量電子的集體看成一個熱力學系統(tǒng)，可以證明處于熱平衡狀態(tài)下的電子系統(tǒng)有統(tǒng)一的費米能級。 1. 費米能級不是一個真正存在的能級。它只是用于衡量一個系統(tǒng)的能級水平。 2. 對于一個系統(tǒng)來說，處處的費米能級相同。對于兩個系統(tǒng)合并成為一個系統(tǒng)，則費米能級也會趨于處處相同（會有凈電荷的流動）。- 3. 費米能級描述了各個能級上電子分布的概率。 4. 費米能級隨著溫度和摻雜濃度而變化。具體來說如下： a. 對于N型半導(dǎo)體費米能級在禁帶中央以上；摻雜濃度越大，費米能級離禁帶中央越遠，越靠近導(dǎo)帶底部 b. 對于P型半導(dǎo)體費米能級在禁帶中央以下；摻雜濃度越大，費米能級離禁帶中央越遠，越靠近價帶頂部 |
9樓2011-11-04 10:27:19
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在固體物理學中，F(xiàn)ermi能量(Fermi energy)是表示在無相互作用的Fermi粒子的體系中加入一個粒子所引起的基態(tài)能量的最小可能增量；也就是在絕對零度時，處于基態(tài)的Fermi粒子體系的化學勢，或者是處于基態(tài)的單個Fermi粒子所具有的最大能量——Fermi粒子所占據(jù)的最高能級的能量。 對于絕緣體和半導(dǎo)體，F(xiàn)ermi能級則處于禁帶中間。特別是本征半導(dǎo)體和絕緣體，因為它們的的價帶是填滿了價電子（占據(jù)幾率為100%）、導(dǎo)帶是完全空著的（占據(jù)幾率為0%），則它們的Fermi能級正好位于禁帶中央（占據(jù)幾率為50%）。即使溫度升高時，本征激發(fā)而產(chǎn)生出了電子-空穴對，但由于導(dǎo)帶中增加的電子數(shù)等于價帶中減少的電子數(shù)，則禁帶中央的能級仍然是占據(jù)幾率為50%，所以本征半導(dǎo)體的Fermi能級的位置不隨溫度而變化，始終位于禁帶中央。 |
15樓2011-11-10 20:03:46
。 3樓2011-11-03 13:33:35
7樓2011-11-04 00:20:39
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8樓2011-11-04 08:25:02
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