Почему уровень Ферми в полупроводниках зависит от концентрации примесей?

Уровень Ферми в полупроводниках зависит от концентрации примесей, потому что с её повышением уменьшается расстояние между атомами примесей. 1 Это приводит к более сильному взаимодействию электронных оболочек примесных атомов и к расщеплению дискретных энергетических уровней в примесные зоны. 1

В n-полупроводниках количество электронов в зоне проводимости больше, чем у беспримесных полупроводников. 2 Поэтому средняя энергия электронов в зоне проводимости повышается. 2 Из-за этого, чтобы покинуть валентную зону и перейти в зону проводимости, электрону в n-полупроводнике требуется больше энергии, чем электрону из беспримесного полупроводника. 2 Потому уровень Ферми находится выше середины запрещённой зоны. 2

В p-полупроводниках наблюдается обратная ситуация: чем большая концентрация акцепторов, тем меньшая средняя плотность энергии электронов в зоне проводимости полупроводника, тем меньше средняя энергия на один электрон, и тем меньшая энергия требуется электрону, чтобы перейти в зону проводимости. 2 Потому уровень Ферми находится ниже середины запрещённой зоны. 2