フェルミ分布 と 状態密度 と キャリア密度 です。

HAGEMARU_SENSEI2.JPG - 9,060BYTES 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???

 

  FERUMI.JPG - 25,479BYTES

 

  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。

 

  DENSITY_OF_STATES.JPG - 33,065BYTES

  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。