El nivel de Fermi o energía de Fermi es un fenómeno cuántico, que se traduce como la diferencia en el estado de energía ocupado por los electrones de nivel más bajo (cerca del núcleo) al nivel más alto (lejos del núcleo), también se puede medir en la parte superior de la colección de niveles de energía de electrones a temperatura cero absoluta .
Aquí el cero absoluto implica que el sistema, por ejemplo, una oblea de silicio se enfría a -273,15 dec centígrados, aquí, se considera que el material tiene 0 entalpía y entropía. Los materiales a esta temperatura exhiben superconductividad, superfluidez y condensación de Bose-Einstein y muchos más fenómenos por descubrir.
Los materiales utilizados para fabricar diodos se muestran a continuación para semiconductores dopados y no dopados.
- ¿Por qué la resistencia del diodo varía a medida que varía el voltaje?
- ¿Por qué usamos 4 tiristores en un rectificador totalmente controlado cuando podemos usar 2 tiristores y dos diodos?
- ¿Qué sucede si un semiconductor dopado forma una unión con un metal con una función de trabajo superior?
- ¿Cómo se usa un diodo para la detección de radiación en materiales radiactivos?
- ¿Cuál es la imagen del tablero de circuitos de un clipper de diodos?
Diagrama de estructura de banda para Si, Ge, GaAs e InAs generados con un modelo de enlace estrecho. Tenga en cuenta que Si y Ge son materiales de banda prohibida indirectos, mientras que GaAs e InAs son directos.
A veces se dice que las corrientes eléctricas son impulsadas por diferencias en el potencial de Galvani, pero esto no es exactamente cierto. Como contraejemplo, los dispositivos multimateriales como las uniones p – n contienen diferencias internas de potencial electrostático en el equilibrio, pero sin ninguna corriente neta que lo acompañe; Si un voltímetro está conectado a la unión, uno simplemente mide cero voltios.
Claramente, el potencial electrostático no es el único factor que influye en el flujo de carga en un material: la repulsión de Pauli, los gradientes de concentración del portador y los efectos térmicos también juegan un papel importante.
De hecho, la cantidad llamada voltaje medida en un circuito electrónico tiene una relación simple con el potencial químico de los electrones (nivel de Fermi). Cuando los cables de un voltímetro están unidos a dos puntos en un circuito, el voltaje que se muestra es una medida del trabajo total que se puede obtener, por unidad de carga, al permitir que una pequeña cantidad de carga fluya de un punto a otro. Si se conecta un cable simple entre dos puntos de voltaje diferente (formando un cortocircuito) para calentar.
El nivel de Fermi de un cuerpo expresa el trabajo requerido para agregarle un electrón, o igualmente el trabajo obtenido al eliminar un electrón. Por lo tanto,
Va – Vb
, la diferencia observada en el voltaje entre dos puntos, A y B , en un circuito electrónico está exactamente relacionada con la diferencia de potencial químico correspondiente,
µa – µb
, en el nivel de Fermi por la fórmula
donde −e es la carga de electrones.
