费米能级总结.pdf

关于费米能级的不同理解——总结在大于0K时候，电子处于费米能级的几率是1/2，但并不是说有一半电子位于费米能级之下，另一半数量的电子位于费米能级之上。而是电子能量低于费米能级的几率大于1/2，而高于费米能级的几率小于1/2，显然这意味着大多数电子优先排布于费米能级以下的位置，这就是为什么原子核外的电子优先占据内部能级的原因。固体物理和半导体物理在这方面的内容没有什么差别。原子核外的电子可以拥有的能量当然可以高于费米能级，只不过具有这种能量的几率很小而已。这也正是为什么本征半导体虽然电导很低，但也不是无穷小的原因。源文档<>回复ssmwjh2010的帖子1.费米能级不是一个真正存在的能级。它只是用于衡量一个系统的能级水平。"B8w3K/O)g5C2.对于一个系统来说，处处的费米能级相同。对于两个系统合并成为一个系统，则费米能级也会趋于处处相同（会有净电荷的流动）。3.费米能级描述了各个能级上电子分布的概率。9`2T;W"]"K:a1z-oj*d"L7B%Qe-~#I4A4.费米能级随着温度和掺杂浓度而变化。具体来说如下：a.对于N型半导体费米能级在禁带中央以上；掺杂浓度越大，费米能级离禁带中央越远，越靠近导带底部4M3|l9n*o)M2z5W'C%w%]'d8cb.对于P型半导体费米能级在禁带中央以下；掺杂浓度越大，费米能级离禁带中央越远，越靠近价带顶部3U+p!Jm$l/l+`个人总结。源文档<>当系统处于热平衡状态且不对外做功的情况下增加一个电子所引起系统自由能的变化等于系统的化学势也就是等于系统的费米能级即EF。费米能级表征电子的填充情况费米能级以上的量子态被电子占据的概率很小，费米能级以下量子态被电子占据的概率很大。同时费米能级也表征了半导体掺杂水平通常N型半导体掺杂越高费米能级越靠近导带P型半导体掺杂越高费米能级越靠近价带源文档<>在固体物理中老师讲费米能级是电子占据概率为0.5的能级位置，可是学习半导体物理时，发现费米能级常常在半导体的禁带中，大家知道禁带中电子是不能占据的，那为何电子占据概率为二分之一的费米能级会出现在禁带里面呢？费米能级(Fermilevel)是绝对零度下电子的最高能级。根据泡利不相容原理，一个量子态不能容纳两个或两个以上的费米子(电子)，所以在绝对零度下，电子将从低到高依次填充各能级，除最高能级外均被填满，形成电子能态的“费米海”。“费米海”中每个电子的平均能量为（绝对零度下）为费米能级的3/5。海平面即是费米能级。一般来说，费米能级对应态密度为0的地方，但对于绝缘体而言，费米能级就位于价带顶。成为优良电子导体的先决条件是费米能级与一个或更多的能带相交。你那个说法是单纯从费米分布函数说的，没有考虑实际的物理体系。什么是Fermi能级？为什么Fermi能级可以处于禁带中间？为什么本征半导体的Fermi能级位于禁带中央？为什么n型半导体的Fermi能级位于导带底附近？Fermi能级随着温度和掺杂浓度的改变而如何变化？Fermi能级（E）是一个非常重要的物理概念，它在半导体电子F学中起着极其重要的作用。（1）Fermi能级的概念：在固体物理学中，Fermi能量(Fermienergy)是表示在无相互作用的Fermi粒子的体系中加入一个粒子所引起的基态能量的最小可能增量；也就是在绝对零度时，处于基态的Fermi粒子体系的化学势，或者是处于基态的单个Fermi粒子所具有的最大能量——Fermi粒子所占据的最高能级的能量。另一方面，按照Fermi-Dirac统计，在能量为E的单电子量子态上的平均电子数为：式中的T为绝对温度，k为玻尔兹曼常数，E是该Fermi-DiracF分布函数的一个参量（称为化学势）。在绝对零度下，所有能量小于E的量子态都被电子占据，而所有能量大于E的量子态都是空着FF的，则作为化学势的参量E就是电子所占据的最高量子态的能量，F因此这时系统的化学势也就与费米能量一致。从而，往往就形象地把费米能量和化学势统称之为Fermi能级。虽然严格说来，费米能级是指无相互作用的Fermi粒子系统在趋于绝对零度时的化学势，但是在半导体物理电子学领域中，费米能级则经常被当做电子或空穴的化学势来使用，所以也就不再区分费米能级和化学势了。在非绝对零度时，电子可以占据高于E的若干能级，则这时FermiF能级将是占据几率等于50%的能级。处于Fermi能级附近的电子（常称为传导电子）对固体的输运性质起着重要的作用。（2）Fermi能级的含义：作为Fermi-Dirac分布函数中一个重要参量的Fermi能级EF，具有决定整个系统能量以及载流子分布的重要作用。①在半导体中，由于Fermi能级（化学势）不是真正的能级，即不一定是允许的单电子能级（即不一定是公有化状态的能量），所以它可以像束缚状态的能级一样，可以处于能带