페르미 준위에 대해 알아보자(1)

 

"페르미 준위"

 

 

 

 

 

고체 내의 전자 상태를 나타내기 위해 전자의 존재 확률이 1/2로 되는 에너지 준위를 나타내는 것이다. 진성 반도체의 페르미 준위는 에너지 갭의 중앙에 있고, 상온에의 n형 반도체의 페르미 준위는 도너 준위 위에, p형 반도체에서는 억셉터 준위 밑에 있다.

 

 

 

 

 

 

그래프를 이해해보도록 하자.

 

 

 1) 페르미 준위에서의 에너지상태는 전자에 의해 점유될 1/2의 확률을 말한다.

 2) 그러나 EF가 위치하는 밴드갭은 상태밀도가 0이므로 실제로 전자가 발견되지는 않는다.

 3) 페르미 함수는 모든 온도에서 EF에 대칭적이다.

 4) 페르미 함수 분포곡선의 형태는 온도에 따라 형태가 바뀐다.

 5) 페르미 함수의 분포곡선의 형태는 도핑농도와 무관한다.

 6) 진성반도체의 경우 EF는 밴드갭 거의 중간에 위치한다. (전자농도 = 정공농도)

 7) 시스템 내에 존재하는 전자나 정공의 수에 따라 EF값이 달라진다.

 

 

  외인성 반도체의 경우

 1) n형 반도체는 도핑농도가 증가할수록 EF이 전도대역 근처로 이동한다.

 2) p형 반도체는 도핑농도가 증가할수록 EF이 가전자대역 근처로 이동한다.

 3) EF는 도핑농도의 척도이다. (즉, 도핑농도를 알 수 있다.)

 4) 열적 평형상태에 있는 시스템에 대하여 단 하나의 페르미 준위만이 존재한다.