для цього випадку представлена ​​на малюнку 1.9.1, а, де для зручності зіставлення з енергетичними схемами вісь енергій спрямована вгору. br/>В
Малюнок 1.9.1, а - Функції розподілу f (E) в напівпровідниках п-типу ().
В
Малюнок 1.9.2, би - Функції розподілу f (E) в напівпровідниках п-типу ()
Навпаки, якщо помістити рівень Фермі поблизу валентної зони, то дірок у валентній зоні стане багато більше, ніж електронів в зоні провідності. Така функція розподілу представлена ​​на малюнку 1.9.2, б
Таким чином, забезпечити рівність кількостей електронів і дірок можна тільки в тому випадку, якщо розташувати рівень Фермі посередині забороненої зони. У загальному випадку, проте, рівень Фермі у власному напівпровіднику розташований лише приблизно посередині забороненої зони. Справа в тому, що функції щільності станів в зоні провідності і валентної зоні можуть відрізнятися один від одного. Наприклад, якщо то згідно 1.9.2, б і 1.9.3 густина станів у зоні провідності вище, ніж у валентній зоні (при однаковій відстані розглянутих інтервалів енергії від країв відповідних зон).
В
Малюнок 1.9.3 - Залежність концентрації вільних носіїв струму від температури у власному напівпровіднику
У такому випадку для вирівнювання концентрацій електронів і дірок слід кілька опустити рівень Фермі до валентної зоні. Навпаки, якщо то рівень Фермі повинен бути трохи вище середини забороненої зони.
Точне значення енергії Фермі у власному напівпровіднику отримаємо
(1.9.2)
(1.9.3)
При рівень Фермі розташований посередині забороненої зони, при підвищенні температури він зміщується до тієї зоні, де менше щільність станів. Така залежність показана на малюнку 1.9.4
В
Малюнок 1.9.4 - Залежність енергії Фермі (штрихпунктирна лінія) від температури у власному напівпровіднику
Так як зазвичай не надто сильно відрізняється від , то для напівпровідників з шириною забороненої зони еВ або більше можна вважати . Для вузькозонних ж напівпровідників зміщення рівня Фермі від середини забороненої зони не можна не враховувати.
Знайдемо концентрацію вільних носіїв струму у власному напівпровіднику:
(1.9.4)
З (1.6.4) видно, що рівноважна концентрація носіїв струму у власному напівпровіднику визначається ши...
