Кристалл полупроводника с p-n переходом.

Видно, что распределение дырок в валентной зоне выражается той же формулой, что и распределение электронов в зоне проводимости, но с противоположным знаком энергии. Известно, что в пределе при высокой температуре  распределение Ферми-Дирака приближается к классическому распределению Максвелла-Больцмана.

            Из уравнения видно, что f(F)=1/2,  т.е. квантовое состояние на уровне Ферми имеет вероятность заполнения, равную ½. В собственном полупроводнике концентрации электронов и дырок одинаковы – уровень Ферми посередине.  Термодинамический анализ показывает, что произвольная система частиц-фермионов находится в равновесии, если энергия Ферми во всех частях системы одинакова. Если бы эффективные массы электронов и дырок были бы одинаковы, то энергия Ферми была бы равна химическому потенциалу. Термодинамический смысл энергии Ферми дал основание называть ее электрохимическим потенциалом. Добавка “электро” связана с тем, что полная система электронов и дырок в полупроводниках определяется не только температурой и плотностью носителей заряда, но и внешним электрическим полем.

 

2. Гомо- и гетеропереходы

Кристалл полупроводника с pn переходом.

На рис.2  представлен кристалл с pn переходом. При контакте, электроны из n-области, где их много, устремятся в p-область, где их мало и наоборот, дырки устремятся в n-область. Встречные потоки зарядов создают контактную разность потенциалов (КРП), что препятствует дальнейшей диффузии зарядов. В состоянии равновесия влияние электрического поля КРП и диффузии взаимно компенсируется и КРП достигает определенного при данных условиях значения Ф. Для неосновных носителей заряда поле КРП облегчает перенос через границу областей. Для сохранения равновесия будет поддерживаться встречный поток основных носителей.

 

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector