半導體中的Ec-Ev-Ef之間有什么關系

Ec, Ev, Ef這套系統是用來描述材料內電子系統的能量狀態的。

Ec是導帶，是這個電子系統中比較高的一種能量狀態，大于等于這個能量狀態的電子脫離了材料中單個原子的束縛，是可以在電場的作用下在材料中移動的。所以叫導帶。

Ev是價帶，是這個能量系統中比較低的能量狀態，小于或等于這個能量狀態的電子是被某個原子束縛住的，是形成了價鍵的。所以叫價帶。

Ef是費米能級，是這個電子系統的化學勢，體現了電子系統活躍性，某種程度上可以說能體現系統的總能量。（自由電子的能量越高和自由電子總數目越大化學勢越大）。

除了這三個基本概念以外，你還得了解下面幾個事實才能了解這三個量之間的關系。

1.半導體中，電子穩定的能量狀態只能大于等于Ec或者小于等于Ev，在Ec和Ev之間的能量狀態是不穩定的。

2.半導體中，大于等Ec的電子基本上在Ec附近，小于等于Ev的電子基本上在Ev附近。

3.半導體中導電機制有兩種。一種是上面提到過的能量在導帶以上的電子，在電場作用下在材料中移動，移動速度快;一種是能量在價帶以下的電子，雖然和原子成鍵了，但是這些電子是可以在電場作用下，在相鄰原子的價鍵之間移動的。大部分原子都是有電子成價鍵的，少數的原子中的電子跑掉了，形成了空位，在電場的作用下，附近原子的電子跑來填充這個空位，這個空位就移動了。所以第二種導電機制就是價帶以下的電子空位在電場作用下移動導電，移動速度較慢。這些空位也叫空穴。

現在就可以說說Ec, Ev, Ef之間的關系了。

沒有摻雜的半導體（本征半導體），Ef大約在正中心的位置（實際上會略微偏上或者偏下，受材料種類、溫度影響）。

當往本征半導體中摻雜了施主雜質（就是能夠提供電子的雜質），相當于往電子系統中加入電子（因為施主能級在Ec附近），所以電子系統的總能量變高，Ef往Ec方向移動。這種半導體叫n型半導體。

同理，當往本征半導體中摻雜了受主雜質（就是能夠容納額外電子的雜質），相當于在電子系統中把一部分自由電子束縛住，減少了自由電子數目，所以電子系統的平均能量狀態往Ev方向移動。這種半導體叫p型半導體。

這三個量之間的關系大概就是上述所說。

能帶圖描述的是靜態時電子系統的能量

靜態的意思就是沒有外加電場作用時，系統達到了平衡狀態。

而平衡狀態時，Ef作為表征電子系統活躍性或總能量的量，是必須處處相等的，如果有的地方Ef高有的地方Ef低，就說明系統還沒有達到平衡狀態，Ef高的地方電子濃度高或能量高，會往Ef低的地方擴散，最后達到電子系統的平衡狀態，即Ef處處相等。

pn結能帶圖是下面這樣的。

還有p-type和n-type之間的Ef距離大小，對性能有什么影響？

如果理解了我上面給你說的，估計你就不會問這個問題了。這個問題不知道你是因為哪里產生了誤解所以問出來的，我想大家應該都沒看懂你想問啥。

關于問題和學習方法的建議

這個描述是為了非半導體專業的人士便于理解而簡化后的模型，大概關系是對的，但是基本上沒有用太多術語，所以準確性不是很高。準確性和易懂性是對立的。

半導體專業還是要去肯劉恩科的《半導體物理第7版》的1-5章，有公式配合的很系統準確的論述。

如果看不懂專業的書籍，可以看一些專門為了非理工科的人寫的書，這些書里面沒什么公式推導，就是非常詳細地描述，有配圖，比我單純地在這里說容易理解很多。

壹芯微科技針對二三極管,MOS管作出了良好的性能測試，應用各大領域，如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以點擊右邊的工程師,或者點擊銷售經理給您精準的報價以及產品介紹