المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11606 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

التقرير الصحفي
13-2-2022
واجبات الضيف
17-4-2020
وسائل الإعلام الجديد
19-1-2022
الوضع الثقافي والفكري في بغداد ايام العباسيين
27-4-2018
Otto Schreier
26-9-2017
حول حرية المرأة في الاسلام
17-9-2020

Mathematical Derivation  
  
959   02:09 مساءً   date: 18-5-2017
Author : Donald A. Neamen
Book or Source : Semiconductor Physics and Devices
Page and Part : p 139


Read More
Date: 18-5-2017 1111
Date: 14-5-2017 2946
Date: 18-9-2020 1792

Mathematical Derivation

The position of the Fermi energy level within the bandgap can be determined by using the equations already developed for the thermal-equilibrium electron and hole concentrations. If we assume the Boltzmann approximation to be valid,  we have n0 = Nc exp[-(EcEF)/kT].

(1)

We can solve for Ec - EF from this equation and obtain

(2)

where n0 is given by Equation (1). If we consider an n-type semiconductor in which Nd >> ni, then n0Nd, so that

(3)

The distance between the bottom of the conduction band and the Fermi energy is a logarithmic function of the donor concentration. As the donor concentration increases, the Fermi level moves closer to the conduction band. Conversely, if the Femi level moves closer to the conduction band, then the electron concentration in the conduction band is increasing. We may note that if we have a compensated semiconductor, then the Nd term in Equation (3) is simply replaced by Nd Na, or the net effective donor concentration. We may develop a slightly different expression for the position of the Fermi level. That n0 = ni exp[(EF - EFi)/kT]. We can solve for EF - EFi as

(4)

Equation (4) can be used specifically for an n-type semiconductor, where n0 is given by Equation (1). to find the difference between the Fermi level and the intrinsic Fermi level as a function of the donor concentration. We may note that, if the net effective donor concentration is zero, that is, Nd Na = 0, then n0 = ni and EF = EFi. A completely compensated semiconductor has the characteristics of an intrinsic material in terms of carrier concentration and Fermi level position.

We can derive the same types of equations for a p-type semiconductor.  We have p0 = Nv  exp [-(EFEv)/kT]. so that

(5)

If we assume that Na  >> ni. then Equation (5) can be written as

(6)

The distance between the Fermi level and the top of the valence-band energy for a p-type semiconductor is a logarithmic function or the acceptor concentration: as the acceptor concentration increases, the Fermi level moves closer to the valence band. Equation (6) still assumes that the Boltzmann approximation is valid. Again. if we have a compensated p-type semiconductor, then the Na term in Equation (6) is replaced by Na - Nd, or the net effective acceptor concentration.

We can also derive an expression for the relationship between the Fermi level and the intrinsic Fermi level in terms of the hole concentration. We have  that p0 = ni exp [-(EF - EFi )/kT]. which yields

(7)

Equation (7) can be used to find the difference between the intrinsic Fermi level and the Fermi energy in terms of the acceptor concentration. The hole concentration p0 in Equation (7). We may again note from Equation (4) that, for an n-type semiconductor, n0 > ni and EF > EFi. The Fermi level for an n-type semiconductor is above EFi. For a p-type semiconductor, p0 > ni , and from Equation (7) we see that

Figure 1.1 1 Position of Fermi level for an (a) n-type (Nd > Na) and (b) p-type (Nd > Na) semiconductor.

EFi > EF. The Fermi level for a p-type semiconductor is below EFi. These result are shown in Figure 1.1.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.