Nível Fermi

A função de Fermi-Dirac, representada por uma curva sigmóide, indica a probabilidade de um estado de energia ser ocupado por um elétron a uma determinada temperatura.

O nível de Fermi representa o estado de energia com uma probabilidade de ocupação de 50% e fica entre as bandas de valência e condução.

No zero absoluto, os estados de energia até o nível de Fermi são preenchidos, enquanto os acima estão vazios. Em temperaturas mais altas, estados acima do nível de Fermi podem ser preenchidos.

Em semicondutores intrínsecos, concentrações iguais de buracos e elétrons implicam que o nível de Fermi está no meio do intervalo de banda.

Em semicondutores do tipo n, uma concentração de elétrons mais alta desloca o nível de Fermi para perto da banda de condução.

Em semicondutores do tipo p, o nível de Fermi fica próximo à banda de valência, devido a uma maior concentração de furos.

À medida que a temperatura aumenta, mais elétrons fazem a transição da valência para a banda de condução, aproximando o nível de Fermi da banda de condução.

Quando materiais com diferentes níveis de Fermi se conectam, os elétrons fluem do nível de Fermi mais alto para o mais baixo para alinhar os níveis de Fermi na junção para estabelecer o equilíbrio.