むずいよ〜、、、、、
1)フェルミ分布 (Fermi distribution function)
電子が、エネルギー別にどんなけ いるか?(占有率)です。
フェルミ・ディラック分布関数(Fermi-Dirac distributin function)、、ちゅうややこしい式で計算されます。
フェルミ粒子(Fermion)(例:電子)は、この式に従うそうです。。。 →フェルミ粒子って、、 パウリの排他原理に従う粒子、、らしい。
で、フェルミ、フェルミといってますが、”フェルミ”ちゅうのは、イタリアの物理学者(エンリコ・フェルミ)のおっさんの名前。
で、 イメージちゅうやつは、、、うーん、、、、 箱の中にビー玉つめて、がちゃがちゃ振った時に、
早く動いているやる、遅いやつがどれだけいるかって感じかな???
フェルミ準位(Ef)とは、電子の占有率が50%のとこのエネルギーです。
ただ、、、よーわからんのが、これは、半導体のようにとびとびの電子状態に適用していいのか???
金属ならよさそうな気がするんだが、、、 不思議。。。
2)状態密度 (density of states)
電子が入れる箱です。
詳しくは、なにやら難しいことをこちょこちょするとでてきます。
Ec: 伝導帯の底のエネルギーレベル
Ev: 価電帯の頂上のエネルギーレベル
3)キャリア密度
フェルミ分布 x 状態密度 です。
キャリア(=電子)が結局、このくらいいるよーってことです。
で、計算は、、、ここからがややこしい。。。 とりあえず、途中まで。
1)まずは、フェルミ分布を、ボルツマン分布ちゅうのに近似します。
なぜ近似するかって??? 計算が簡単になるし、半導体の実際に使うあたりでは、
まあこんなもんでOKなので、、、。
Si(シリコン)の禁制帯幅(Eg)は、Eg=1.12[eV]。
対して、KbTは、
Kb=ボルツマン定数=1.3806503 x 10−23 [m2kgs−2K−1]
T=温度=適当。。。
だと、Eg>>KbT だす。 ”>>”は、すっごーーーーく差があるちゅうことです。
でだ。 E−Ef も、だいたーい。 KbTよりすっごーく大きい。 かな〜。。。
そうすっと、exp(E−Ef)/KbT>>1。
、、、にゃー。 ここから先は、また今度。
おわり。