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반도체수강하다가 최형은 / 2017.01.26

반도체수강하다가 2강에서 예제문제 부분을 풀었는데

Problem) 3kt above Fermin level at 300k 

Sol ) 1/(1+e^0.01) * 100 = 49.75 % 가 나오는데 프린트에는 4.97%가 나와서 질문드립니다 .

QNA
답변 상태 답변완료
담당자 앤디솔 답변일 2017.01.26
답변내용

 

먼저 페르미-디락 분포식에 따라

T=300K에서 원하는 에너지 준위를 위 분포식에서 정중앙 페르미 레벨에 가져다 놓으면 E=Ef가 되고

exp(Ef-Ef/kT)=1이 되어 f(E)=1/(1+1)=0.5, 즉 전자를 발견할수 있는 확율이 50%가 된다는 뜻입니다. 하지만 원하는 에너지 준위를 기준점 페르미 레벨보다 3kT위에서 전자를 발견할수 있는 확율이 얼마이냐를 물어보는 질문인데..아래와 같이 계산이 되고

F(E)=1/(1+exp(3kT/kT(300)))=1/(1+exp(3))=1/(1+20.086)=4.74%이 맞습니다.

(프린트물은 4.94%라고 나왔는데,이부분은 계산기 착오인것 같습니다)

최형은님과 제 계산이 다른점은 exp^0.01과 exp^3차이인것 같은데 F(E)=1/(1+exp(3kT/kT(300)))식에서  kT(300)은 T=300K에서 kT라는 뜻 즉 0.0259eV입니다.

kT값이 300K 이냐 아니면 400K이냐 에 따라 달라지기 때문에 일부러 kT(300)과 kT(400)을 넣었을 뿐입니다. 가끔 교수님들이 문제를 변형하기위해 300K가 아닌 400K에서도 문제를 내기 때문에 혼돈하지 말라고 300이라는 숫자를 넣었을 뿐입니다.

참고로 400K에서 kT 값은 0.0345eV입니다. 페르미 디락 분포곡선모양이 변형됩니다. 온도가 바뀌면..

또 문제있으면 언제든 질문을 주세요. ^^