페르미 준위(Fermi Level)에 대해 설명해보세요.

페르미 준위 (Fermi level)란 물리학(양자역학)에서 페르미-디랙 통계의 변수나 페르미입자계의 화학 위치에너지 μ이다. 페르미 에너지 (fermi energy)라고도 불린다.

페르미 준위의 특징은 아래와 같다.

- 페르미 준위에서의 에너지상태는 전자에 의해 점유될 ½의 확률

▶ 그러나 EF가 위치하는 밴드갭은 상태밀도가 0이므로 실제로 전자가 발견되지는 않는다.

- 페르미 함수는 모든 온도에서 EF 에 대칭적이다.

- 페르미함수 분포곡선의 형태는 온도에 따라 형태가 바뀐다.

- 페르미함수의 분포곡선의 형태는 도핑농도와 무관하다.

- 진성(순수)반도체의 경우 EF 은 밴드갭(에너지갭) 거의 중간에 위치한다.(전자농도=정공농도)

- 시스템 내에 존재하는 전자나 정공의 수(도핑농도)에 따라 EF 값이 달라짐

- 외인성(불순물)반도체의 경우

▶ n형 반도체는 도핑농도가 증가할수록 EF 이 전도대역 근처로 이동한다.

▶ p형 반도체는 도핑농도가 증가할수록 EF 이 가전자대역 근처로 이동한다.

- EF는 도핑농도의 척도이다.(즉, 도핑농도를 알 수 있다.)

- 열적 평형상태에 있는 시스템에 대하여 단 하나의 페르미 준위만이 존재한다.