E4 Estadística de Fermi-Dirac y Nivel de Fermi

Tópico

La distribución de Fermi-Dirac de este material semiconductor determina, a su temperatura, la probabilidad de ocupación de cada estado de energía disponible dentro de este material semiconductor: esta distribución de Fermi-Dirac cae, de manera suave y no abrupta, desde una probabilidad de ocupación cercana a uno para los estados de energía muy por debajo del nivel de Fermi de este material semiconductor, hasta una probabilidad de ocupación cercana a cero para los estados de energía muy por encima de ese mismo nivel de Fermi. Que la temperatura de este material semiconductor sea más alta hace que esta distribución de Fermi-Dirac caiga, en consecuencia, de manera más gradual alrededor de este nivel de Fermi, en lugar de caer de manera casi abrupta como lo haría a una temperatura mucho más baja.

Que este material semiconductor esté dopado, según el dopaje que ya establece otro modelo de este conjunto, desplaza a este nivel de Fermi respecto del nivel de Fermi intrínseco que tendría este mismo material semiconductor sin dopar, situado cerca de la mitad de este bandgap: una concentración mayor de impurezas donoras ya ionizadas, que ya aporta ese mismo dopaje, desplaza a este nivel de Fermi hacia arriba, acercándolo a esta banda de conducción, mientras que una concentración mayor de impurezas aceptoras ya ionizadas lo desplaza, en cambio, hacia abajo, acercándolo a la banda de valencia. Que este dopaje aporte una concentración de impurezas donoras ya ionizadas todavía mayor hace que este nivel de Fermi se desplace, en consecuencia, todavía más cerca de esta banda de conducción, alejándose de este nivel de Fermi intrínseco.

Por eso este modelo, con la distribución de Fermi-Dirac y este nivel de Fermi desplazado por el dopaje con las que se abrió, hace que este mismo nivel de Fermi determine, en el régimen no degenerado en el que este nivel de Fermi permanece lo bastante alejado de ambas bandas, la concentración de electrones libres y la concentración de huecos de este material semiconductor, recuperando en ese mismo régimen no degenerado la misma ley de acción de masas que ya fija, mediante esta distribución de Fermi-Dirac, otro modelo de este conjunto: cuanto más cerca de esta banda de conducción se encuentra este nivel de Fermi, mayor resulta, según esta misma distribución de Fermi-Dirac, la concentración de electrones libres de este material semiconductor. Que este nivel de Fermi, así desplazado por este dopaje, determine además, según esta misma distribución de Fermi-Dirac, la ocupación de los niveles profundos que describe con más detalle otro modelo distinto de este conjunto hace que la posición de este nivel de Fermi respecto de esos niveles profundos decida, en consecuencia, si esos mismos niveles profundos permanecen mayormente ocupados o mayormente vacíos dentro de este material semiconductor.

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