Besetzungswahrscheinlichkeit
Einleitung
Die Besetzungswahrscheinlichkeit drückt die Wahrscheinlichkeit aus in welcher sich ein Elektron aus dem Halbleiter-Gitter löst und zu einem frei beweglichen Elektron wird.
Einführung
Wird einem reinen Halbleiter Wärme zugeführt, lösen sich aus dem Halbleiter-Gitter Elektronen heraus und sind frei beweglich. Diese Elektronen dienen nun zum Ladungstransport – Stromfluss.
⇨ Grundlagen des Halbleiters
Beim zuführen Energie in Form von Wärme besteht also eine bestimmte Wahrscheinlichkeit das sich die Elektronen aus dem Gitter lösen. Bei geringer Temperatur ist dies unwahrscheinlicher als bei hoher Temperatur.
Darstellung
Wie bereits ausführlich im Beitrag zum Bändermodell dargestellt, kann dieses Verhalten entsprechend im Bändermodell dargestellt werden.
⇨ Bändermodell
Die Vertikale-Achse (Y-Achse) bildet quasi die zugeführte Energie ab.
Erklärung
Viel Energie
Wird dem Halbleiter viel Energie zugeführt, löst sich ein Elektron aus dem Valenzband in das Leitungsband. Die Wahrscheinlichkeit das ein Elektron aus dem Valenzband ins Leitungsband geht ist 1.
Wenig Energie
Bei sehr geringer Energie bleiben alle Elektronen im Valenzband (in dem Halbleiter-Gitter). Die Wahrscheinlichkeit das ein Elektron aus dem Valenzband ins Leitungsband geht ist 0.
Besetzungswahrscheinlichkeit
Diese Wahrscheinlichkeit wird als Besetzungswahrscheinlichkeit bezeichnet. Berechnet werden kann diese durch gezeigte Formel:
Ferminiveau
Beim sogenannten Ferminiveau liegt die Wahrscheinlichkeit das ein Elektron vom Valenzband ins Leitungsband geht bei 0,5.
Umgangssprachlich liegt es als 50/50 ob das Elektron sich von Valenzband ins Leitungsband bewegt.
⇨ Ferminiveau