Квазиуровень Ферми

Квазиуровень Ферми (Quasi Fermi level) — энергия, используемая в физике твёрдого тела как параметр распределения Ферми-Дирака при описании концентрации неравновесных носителей заряда в полупроводнике, которые вызваны освещением или электрическим током.

Когда полупроводник находится в состоянии термодинамического равновесия, функция распределения электронов на энергетических уровнях описывается распределением Ферми-Дирака. В этом случае уровень Ферми определяется как энергетический уровень, где вероятность нахождения электрона равна 1/2.

В термодинамически неравновесной системе (например, возникающей при пропускании электрического тока через полупроводник или при его освещении) заполнение энергетических уровней электронами и дырками меняется. Учитывая то, что время релаксации электронов в подзонах зоны проводимости значительно меньше, чем их время жизни, можно предположить, что электроны находятся в состоянии термодинамического равновесия в зоне проводимости. Это же относится и к дыркам в валентной зоне. Таким образом, можно считать квазиуровень Ферми обозначающим термодинамическое равновесие для электронов в зоне проводимости, а для дырок - в валентной зоне. Необходимо подчеркнуть, что при протекании тока можно говорить о термодинамически квазиравновесном, а не равновесном состоянии.

В случае отсутствия токов и внешнего освещения, то есть в термодинамическом равновесии, квазиуровни электронов и дырок совпадают.

Литература

• Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн.1. Пер. с англ.- 2-е переработ. и доп. изд.-М.: Мир, 1984.-456с.