Почему уровень Ферми выше или ниже уровня донорных примесей?

Уровень Ферми может быть выше или ниже уровня донорных примесей в зависимости от типа полупроводника. 23

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 Поэтому уровень Ферми находится выше середины запрещённой зоны. 2 Формально, уровень Ферми в n-полупроводниках лежит посередине между дном зоны проводимости и донорным уровнем. 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 Поэтому уровень Ферми находится ниже середины запрещённой зоны. 2