Frage von IchBinNurSoDa, 19

Halbleiter n und p-Leitung im Bezug auf Fermienergie?

Warum braucht man bei einer n-Leitung (Überschuss an freien Elektronen) mehr Energie damit die Elektronen auf das Leitungsband gelangen? Beziehungsweise wieso ist die Fermienergie größer als die bei der p dotierten Leitung?

Antwort
von Physikus137, 3

Die Fermienergie bei intrinsischen (undotierten) Halbleitern liegt etwa in der Mitte der Bandlücke zwischen Leitungs- und Valenzband.

Wegen der Ladungserhaltung müssen die Ladungsträgerkonzentrationen gleich sein:

n = p = n_i

Für dotierte Halbleiter muss gelten

n + N⁻_A = p    für n-Dotierung und N⁻_A = Anzahl der ionisierten Akzeptoren, bzw

n = N⁺_D + p    für p-Dotierung und N⁺_D = Anzahl der ionisierten Donatoren

Das Ladungsgleichgewicht verschiebt sich dadurch sozusagen einmal in Richtung Leitungsband, einmal in Richtung Valenzband.

Die Formeln sind ein wenig zu kompliziert, um sie hier aufzuschreiben. 

Ich empfehle "Physics of Semiconductor Devices" von S.M. Sze als Standardwerk der Halbleiterphysik. Für die Grundlagen vielleicht noch "Einführung in die Festkörperphysik" von Charles Kittel.

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