ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Химический потенциал в полуметаллах и полупроводниках и его зависимость от температуры из "Теория твёрдого тела " химический потенциал электронов проводимости и дырок в валентной зоне чистого полупроводника лежит вблизи центра области запрещенных энергий между этими зонами. [c.157] В некоторых книгах по теории твердого тела (например, в [57, 58]) уровень химического потенциала называют уровнем Ферми. Это название является весьма неудачным. Обычно (см. 22) уровнем Ферми называют реальное одноэлектронное состояние, которым заканчивается заполнение энергетических состояний при абсолютном нуле. В чистом полупроводнике уровень Ферми совпадает с потолком валентной зоны. Химический потенциал не соответствует реальному уровню —это только параметр функций распределения Ферми (25.1) и (25.14). В системе электронов металла он совпадает с уровнем Ферми только при абсолютном пуле. А при высоких температурах он имеет отрицательное значение (25.11), т. е. расположен в области запрещенных значений энергии для этих электронов. В чистых полупроводниках химический потенциал при малых температурах проходит вблизи центра запрещенных энергий между валентной зоной и зоной проводимости. [c.157] Определим положение химического потенциала в полупроводнике, содержащем в полосе запрещенных состояний дискретные уровни примесных атомов. Предположим, что примесные атомы образуют в кристалле донорные уровни энергии расположенные под зоной проводимости на небольшом расстоянии В таком полупроводнике электроны в зоне проводимости появляются по двум причинам за счет перебросов с донорных уровней и за счет перебросов из валентной зоны. [c.158] Из условия электронейтральности кристалла число электронов Ме В зоне проводимости должно равняться числу дырок Ма в валентной зоне плюс число Па однократно ионизованных примесных атомов, т. е. [c.158] Следовательно, при 0 = 0 уровень химического потенциала проходит посередине между акцепторными уровнями и потолком валентной зоны. При повышении температуры роль переходов электронов из валентной зоны в зону проврдимости возрастает, а переходы электронов на акцепторные уровни делаются все менее существенными, так как последние почти заполнены. Наконец, при температурах, соответствующих полному заполнению акцепторных уровней электронами, единственным механизмом увеличения проводимости при увеличении температуры будет переход электронов из валентной зоны в зону проводимости. В этих условиях химический потенциал (25.28) совпадает с химическим потенциалом (25.18) чистого полупроводника. [c.160] Вернуться к основной статье