如何理解「費公尺能級是系統化學勢」

時間 2024-12-20 22:25:18

1樓:匿名使用者

費公尺能級 就乙個由費公尺子組成的微觀體系而言,每個費公尺子都處在各自的量子能態上。現在假想 把所有的費公尺子 從這些量子態上移開。之後再把這些費公尺子按照一定的規則(例如泡利原理等)填充在各個可供佔據的量子能態上,並且這種填充過程中每個費公尺子都佔據 最低的可供佔據的量子態。

最後乙個費公尺子佔據著的量子態 即可粗略理解為費公尺能級。 雖然嚴格來說,費公尺能等於費公尺子系統在趨於絕對零度時的化學勢;但是在半導體物理和電子學領域中,費公尺能級則經常被當做電子或空穴化學勢的代名詞。一般來說,「費公尺能級"這個術語所代表的含義可以從上下語境中判斷。

費公尺子[1]可以是電子、質子、中子(自旋為半整數的粒子) 對於金屬,絕對零度下,電子佔據的最高能級就是費公尺能級。 費公尺能級的物理意義是,該能級上的乙個狀態被電子佔據的幾率是1/2。 費公尺能級在半導體物理中是個很重要的物理引數,只要知道了他的數值,在一定溫度下,電子在各量子態上的統計分佈就完全確定了。

它和溫度,半導體材料的導電型別,雜質的含量以及能量零點的選取有關。 將半導體中大量電子的集體看成乙個熱力學系統,可以證明處於熱平衡狀態下的電子系統有統一的費公尺能級。

2樓:匿名使用者

最基本的想法就是往裡加乙個電子,那麼這個電子只能跑到費公尺麵上,也就是系統增加了乙個費公尺能級那麼多的能量。

對比化學勢的定義就知道了。

一般說來,對於經典系統,化學勢**於相互作用和自能,但是對於量子系統,需要把統計效應也考慮進去。因為服從費公尺統計,多加進來的電子只能跑到費公尺麵之上。

費公尺能級和化學勢什麼關係

3樓:絕對

物理學中,費公尺能是沒有相互作用的非公尺子系統中增加乙個粒子系統基態能量可能增加的最小值。與絕對零度時基態的化學勢相等。

費公尺能與溫度無關,就像你說的費公尺能是絕對零度時電子的最高填充能級,按照非公尺分佈函式,在高溫時(溫度不為零k時)在非公尺能處f為1/2;

化學勢與溫度有關,兩者只在0k時相等。

4樓:網友

在一般半導體書和實際應用中,費公尺能級和化學勢是一樣的。

費公尺能級和化學勢什麼關係費公尺能級和化學勢之間時什

5樓:

費公尺能級。和化學勢什麼關係費公尺能級和化學勢之間時什。

物理學中,費公尺能是沒有相互作用的非公尺子系統中增加乙個粒子系統基態。

能量可能增加的最小值。與絕對零度。

時基態的化學勢相等。

費公尺能與溫度無關,就像你說的費公尺能是絕對零度時電子族薯的最高填充能級,按照非公尺分佈租穗緩函式,在高溫時(溫度不為零k時)在非公尺能處f為1/2;弊模。

化學勢與溫度有關,兩者只在0k時相等。

簡述準費公尺能級的概念

6樓:匿名使用者

準費公尺能級。

這個概念是為了方便討論非平衡載流子。

的統計分佈以及載流子濃度的能級而引入的。

對於處於熱平衡狀態的半導體,其中載流子在能帶。

中的分佈遵從fermi-dirac分佈函式(f(e)),並且整個系統具有統一的fermi能級(ef),其中的電子和空穴的濃度都可以採用這同一條fermi能級來表示:

<>其中。<>

為本徵載流子濃度,<>

分別為本徵費公尺能級,摻雜後的費公尺能級,<>

為波茲曼常數,<>

為開氏溫標。

下的溫度。而對於處於非(熱)平衡狀態的半導體,由於fermi-dirac分佈函攜頃賣數及其fermi能級的概念在這時已經失去了意義,從而,也就不能再採用fermi能級來討論非平衡載流子的統計分佈了。因此,非平衡載流子的濃度計算是乙個很複雜的非平衡統計問題。

不過,對於非平衡狀態下的半導體,其中的非平衡載流子可以近似地看成是處於一定的準平衡狀態。例如,注入到半導體中的非平衡電子,在它們所處的導帶。

內,通過與其他電子的相互作用,可以很快地達到與該導帶相適應的、接近(熱)平衡的狀態,這個過程所。

需要的時間很短(該時間稱為介電弛豫時間,大約在10-10ps以下),比非平衡載流子的壽命(即非平衡載流子的平均生存時間,通常是μs數量級。

要短得多,所以,可近似地認為,注入到能帶內的非平衡電子在導帶內是處於一種「準平衡狀態」。類似的,注入到價帶。

中的非平衡空穴,也可以近似地認為它們在價帶中是處於一種「準平衡狀態」。因此,半導體中的非平衡載流子,可以認為它們都處於準平衡狀態(即導帶所有的電子和價帶所有的空穴分別處於準平衡狀態)。當然,導帶電子與價帶空穴之間,並不能認為處於準平衡狀態(因為導帶電子和價帶空穴之間並不能在很短的時間內達到準平衡狀態)。

對於處於準平衡狀態的非平衡載流子,可以近似地引入與fermi能級相類似的物理量。

準fermi能級來分析其統計分佈;當然,採用準fermi能級這個概念,是一種近似,但確是一種較好的近似。基於這種近似,對於導帶中的辯逗非平衡電子,即可引入電子的準fermi能乎陵級;對於價帶中的非平衡空穴,即可引入空穴的準fermi能級。

7樓:坦蕩又神勇丶烤紅薯

非平衡載流子 是指半導體收到外界條件的影響,例如光照或是加熱,破壞了熱平衡條件,迫使它處於與平衡狀態偏離的狀態,稱為非平衡狀態。

對於平衡態的半導體,在一定溫度下,載流子的濃度是一定的,對於非平衡狀態,會有多餘的啟纖載流子產生。

準費公尺能級與電子的填充能級情況有關。例如悄彎仿 一塊n型半導體,由於是施主雜質參雜,導致電子濃鬧磨度很大,其準費公尺能級相對於費公尺能級,會高一些,接近導帶。

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