Halbleiterphysik

Welche Bedeutung des Fermi-Niveaus ist richtig?

  1. ADie Energie der Oberkante des Valenzbands
  2. BDie Energie der Unterkante des Leitungsbands
  3. CDie Energie, bei der die Besetzungswahrscheinlichkeit von Elektronen genau 1/2 beträgt
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Antwort: C. Die Energie, bei der die Besetzungswahrscheinlichkeit von Elektronen genau 1/2 beträgt

Das Fermi-Niveau ist die Energie, bei der die Besetzungswahrscheinlichkeit der Elektronen in der Fermi-Dirac-Verteilung genau 1/2 beträgt, und gleicht gewissermaßen dem „Wasserspiegel“ der Elektronen. Bei intrinsischen Halbleitern liegt es etwa in der Mitte der Lücke, beim n-Typ auf der Leitungsbandseite und beim p-Typ auf der Valenzbandseite. Im thermischen Gleichgewicht stimmen die Fermi-Niveaus aneinandergefügter Materialien überein, woraus die Diffusionsspannung von PN-Übergängen und die Flachbandspannung von MOS-Strukturen entstehen. Bei angelegter Spannung sind die Fermi-Niveaus beider Seiten um qV verschoben.

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