Nivel de Fermi

La función de Fermi-Dirac, representada por una curva sigmoidea, indica la probabilidad de que un estado de energía esté ocupado por un electrón a una temperatura dada.

El nivel de Fermi representa el estado de energía con una probabilidad de ocupación del 50 por ciento y se encuentra entre las bandas de valencia y conducción.

En el cero absoluto, los estados de energía hasta el nivel de Fermi se llenan, mientras que los superiores están vacíos. A temperaturas más altas, se pueden llenar los estados por encima del nivel de Fermi.

En los semiconductores intrínsecos, concentraciones iguales de huecos y electrones implican que el nivel de Fermi se encuentra en el medio de la banda prohibida.

En los semiconductores de tipo n, una mayor concentración de electrones desplaza el nivel de Fermi cerca de la banda de conducción.

En los semiconductores de tipo p, el nivel de Fermi se encuentra cerca de la banda de valencia, debido a una mayor concentración de huecos.

A medida que aumenta la temperatura, más electrones pasan de la banda de valencia a la banda de conducción, acercando el nivel de Fermi a la banda de conducción.

Cuando los materiales con diferentes niveles de Fermi se conectan, los electrones fluyen desde el nivel de Fermi superior al inferior para alinear los niveles de Fermi en la unión y establecer el equilibrio.