Чем различается заполнение энергетических зон электронами в проводниках, полупроводниках и изоляторах?
http://allphysics.ru/kurs-fiziki/dielektriki-poluprovodniki-i-provodniki
Что такое работа выхода для данного вещества? Покажите ее на энергетической схеме?
Работа выхода, энергия, затрачиваемая
на удаление электрона из твёрдого тела
или жидкости в вакуум. Переход электрона
из вакуума в конденсированную среду
сопровождается выделением энергии,
равной Р. в.Р
ис.
1. Форма кристаллического потенциала U
вдоль линии расположения ионов в
кристалле и в приповерхностной области
кристалла: положения ионов отмечены
точками на горизонтальной линии; φ=-U/е
– потенциал работы выхода; ЕF – энергия
Ферми (отрицательная); ЕC – энергия дна
зоны проводимости; WO – термодинамическая
работа выхода; Wa – внешняя работа выхода;
заштрихованная область условно изображает
заполненные электронные состояния
Как распределены электроны по энергиям в зоне проводимости металла?
Распределение электронов по уровням валентной зоны и зоны проводимости описывается функцией Ферми-Дирака <ni>=1/[exp{(Ei-EF)/kT}+1].
Что такое уровень Ферми?
Уровень Ферми или электрохимический потенциал - это энергетический уровень, вероятность нахождения на котором для электрона равна 0.5 при любой температуре вещества. Численно уровень Ферми равен максимальной энергии электронов при температуре абсолютного нуля T = OK.
Как вычислить уровень Ферми для данного вещества?
ΔEg/2-0.75kT*ln(m*p/m*n)
Каким свойствами обладает уровень Ферми в металлах при низкой температуре? Как он зависит от температуры и от концентрации свободных электронов?
В полупроводниках при очень низких температурах уровень Ферми лежит посередине между дном зоны проводимости и потолком валентной зоны.
ΔEg/2-0.75kT*ln(m*p/m*n)
Где находится и как зависит от температуры уровень Ферми в чистых полупроводниках?
Уровень Ферми для чистых полупроводников лежит посередине запрещенной зоны EF=ΔE/2.
в чистом полупроводнике концентрации носителей зарядов зависят от ширины запрещенной зоны и при увеличении температуры возрастают приблизительно по экспоненциальному закону (температурные изменения А играют незначительную роль). Равенство концентраций ni и pi показывает, что такой полупроводник обладает одинаковыми электронной и дырочной электропроводностями и называется полупроводником с собственной электропроводностью.
Где находится и как зависит от температуры уровень Ферми в примесных полупроводниках?
Наличие примесных уровней в полупроводниках существенно изменяет положение уровня Ферми ЕF. Расчеты показывают, что в случае полупроводников n-типа уровень Ферми ЕF0 при 0 К расположен посередине между дном зоны проводимости и донорным уровнем (рис. 321), С повышением температуры все большее число электронов переходит из донорных состояний в зону проводимости, но, помимо этого, возрастает и число тепловых флуктуаций, способных возбуждать электроны из валентной зоны и перебрасывать их через запрещенную зону энергий. Поэтому при высоких температурах уровень Ферми имеет тенденцию смещаться вниз (сплошная кривая) к своему предельному положению в центре запрещенной зоны, характерному для собственного полупроводника.
Уровень Ферми в полупроводниках р-типа при 0 К ЕF0 располагается посередине между потолком валентной зоны и акцепторным уровнем (рис. 322). Сплошная кривая опять-таки показывает его смещение с температурой. При температурах, при которых примесные атомы оказываются полностью истощенными и увеличение концентрации носителей происходит за счет возбуждения собственных носителей, уровень Ферми располагается посередине запрещенной зоны, как в собственном полупроводнике.