Determinar si un semiconductor es de tipo n, tipo p o intrínseco

La probabilidad de que un estado de energía en la banda de conducción sea ocupado por un electrón es 0.001. ¿Sería entonces este semiconductor de tipo n, tipo p o intrínseco?

Notación que uso: mi F representa el nivel de energía de fermi, mi C representa el nivel de energía de la banda de conducción, y mi V representa el nivel de energía de la banda de valencia. mi F i representa el nivel de Fermi de un semiconductor intrínseco.

sabemos que el mi F es donde están la mayoría de los electrones. Como la probabilidad de que un electrón esté en la banda de conducción es 0,001, sabemos que hay muy pocos electrones en la banda de conducción. En ese caso, eso significa que mi F está muy lejos de mi C y en cambio está cerca de mi V . Porque mi F < mi F i , el semiconductor es de tipo p. El semiconductor es en realidad de tipo n. ¿Cuál es el defecto en mi entendimiento?

Respuestas (2)

No puedes simplemente decir "0.001 es un número muy pequeño, por lo tanto, hay muy pocos electrones en la banda de conducción". ¿Es 0.001 realmente un número pequeño? Bueno, comparado con 1, es un número pequeño, pero comparado con 0.0000001, ¡es un número enorme!

Da la casualidad de que hay una enorme densidad de estados de banda de conducción, por lo que incluso si solo está ocupada 1/1000 de ellos, el semiconductor todavía tiene una gran cantidad de electrones.

Un buen punto de partida es usar la cifra de 0.001 para tratar de calcular matemáticamente qué tan lejos está el nivel de Fermi por debajo de la banda de conducción. ¿Cuántos eV? Luego dibuje el nivel de Fermi en el lugar apropiado en la banda prohibida. Mire la imagen, luego puede responder a la pregunta de si el semiconductor es de tipo p o de tipo n.

Por cierto, no quiero que pienses que tu razonamiento original era estúpido. De hecho, no tiene nada de malo tener una discusión cualitativa de un sistema físico, usando términos como "grande" o "pequeño". ¡Es una habilidad extremadamente importante! Pero no puede tener ese tipo de discusiones hasta que tenga algunas ideas aproximadas sobre "cuán grande es grande" y "cuán pequeño es pequeño". Trabajar a través de algunos ejemplos numéricamente es una buena manera de desarrollar ese sentido. Luego , más adelante , podrá responder esta pregunta (y preguntas similares) correctamente de la parte superior de su cabeza, sin hacer ningún cálculo. Así que usa las matemáticas por ahora, pero sigue pensando visual y cualitativamente sobre lo que estás aprendiendo cuando haces esos cálculos. :-D

No quiero pasar por todos los detalles cuantitativos aquí: es un problema de tarea que es beneficioso para hacer usted mismo. :-D

Dado que la distribución de Fermi es obviamente cercana a 1 o cercana a cero, excepto en el nivel de Fermi, la respuesta a su pregunta se puede responder fácilmente observando la figura a continuación.

¿Sería entonces este semiconductor de tipo n, tipo p o intrínseco?

TIPO P !

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¡Gracias! Si no le molesta que pregunte, ¿qué representa N(E) (segunda columna de gráficos)?
No importa. Lo tengo.
Es la densidad de estados.
Acabo de comprobar la respuesta del profesor y también es de tipo n. Supongo que tanto el profesor como el libro de texto están equivocados. Debo estar perdiendo algo...
Sigo pensando que es tipo p. La probabilidad es prácticamente cero.
Determinar si un semiconductor es de tipo n, tipo p o intrínseco
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