Halfgeleiderfysica
Wat is de juiste reden dat het intrinsieke Fermi-niveau van silicium licht afwijkt van het exacte midden van de bandkloof?
- AOmdat de bandkloof verdwijnt als de temperatuur stijgt
- BOmdat de effectieve toestandsdichtheden (effectieve massa’s) van de geleidingsband en de valentieband verschillen
- COmdat een siliciumkristal altijd onzuiverheden bevat
Antwoord en toelichting tonen
Antwoord: B. Omdat de effectieve toestandsdichtheden (effectieve massa’s) van de geleidingsband en de valentieband verschillen
Bij een intrinsieke halfgeleider ligt het Fermi-niveau op de plaats waar de elektronen- en gatendichtheid gelijk zijn. Omdat de effectieve toestandsdichtheden van de geleidings- en valentieband door het verschil in effectieve massa niet gelijk zijn (Nc > Nv), geldt Ei = (Ec+Ev)/2 + (kT/2)·ln(Nv/Nc), en bij silicium ligt het ca. 0,01 eV van het midden naar de valentieband verschoven. Vergeleken met een kloof van 1,12 eV is dit klein, en gewoonlijk wordt in berekeningen het midden aangehouden.