Energjia e Fermiut

Koncentrimi i bartësve “vetiak” të elektricitetit në disa gjysmëpërçues

Elektronet e lira n0 dhe vrimave p0
Ndikimi i temperaturës në gjenerimin e bartësve “të lirë” dhe rekombinim
Në cilën do temperaturë vendoset gjendje e baraspeshës.

Te Si i pastër vlen n0 = p0 = n0 = ni
(në 300 K) ni = 1.145 x 1010 cm-3

"Gjerësia e zonës së ndalimit"

Zona përçuese dhe valente janë të ndara me një varg të niveleve energjetike – niveli të cilën elektronet nuk mund ta marrin (zona e ndalimit)
Zona e ndalimit paraqet energjinë me të vogël të nevojshme që duhet dhënë elektronit në zonën valente që ai “ të kalojë” në zonën përçuese
Gjerësia e zonës së ndalimit zvogëlohet me rritjen e temperaturës.
Niveli i koncentrimit të bartësve të elektricitetit në gjysmëpërçues
Gjysëmpërquesi “vetiak”– gjysmëpërçues pa primesa (pa doping nga jashtë)- gjysmëpërçues i pastër
Gjysmëpërçuesi me doping të vogël – gjysmëpërçues “ i pa degjeneruar”, koncentrimi i primesave  < 1017 cm-3

Gjysmëpërçuesi me doping të madh (“fortë”) – gjysmëpërçues “ i degjeneruara”, koncentrimi i primesave  > 1017 cm-3

Përcaktimi i Energjisë së Fermiut në Gjysëmpërquesin e pastër�

Energjia e Fermiut është energjia më e madhe të cilën mund ta ketë elektroni në atom në 0K (zeron absolute). Në një zonë, ka aq nivele energjetike sa bartës të elektricitetit.
Sipas Principit të Paulit -  një nivel energjetik një elektron.
Niveli i Fermiut dhe Energjia e Fermiut janë sinonime.
Lë të jetë EC energjia e “poshtme” e zonës përçuese, ndërsa EV energjia 
e  zonës valente.

Shpërndarja e elektroneve dhe vrimave  nëpër nivele energjetike e përcakton funksioni shpërndarjes së Fermi- Dirakut

C:\Documents and Settings\valoni\Desktop\Picture2.png

Ku janë:
ff(E)- probabiliteti që niveli energjetik E të jetë i zënë
k – konstanta e Bolcmanit (k = 1.38 10-23J/K ose k = 8.62 10-5 eV/K)
EF  – Energjia e nivelit të Fermiut
k T = 0.026 eV (T = 300K)

Shperndarja e funksionit Fermi-Dirakut ne temperatura te ndryshme
Shpërndarja e vrimave dhe elektroneve është e përcaktuar sipas Parimit të Paulit. Çdo gjendje kuantike në gj.p e pastër është e plotësuar qoftë me elektron, respektivisht me vrimë.

Funksioni i shperndarjes së vrimave  në pjesën e sipërme të zonës valente është: 

Funksioni i shperndarjes së elektroneve në pjesën e poshtme të zonës përquese është:

Në gjysmëpërçuesin intrisik, numri i vrimave në pjesën e sipërme të zonës valente   Nv  është i barabartë me numrin e elektroneve në pjesën e poshtme të zonës përçuese  Nc:
Nga konstatimi i mëparshëm, funksioni i shpërndarjes së vrimave në nivelin  Valent është I barabartë me funksionin e shpërndarjes së elektroneve në nivelin përçues.

Nga rezultati vërejmë që në gjysmëpërçuesin intrisik, energjia e Fermiut gjendet në mesin e zonës së ndalimit.

Niveli i Fermiut në gjysmëpërçues të pastër, tipit N dhe tipit P

Kategoria:Fizikë kuantike