Equilibrio térmico del semiconductor [cerrado]

Es una pregunta bastante amplia, así que trataré de cubrir los puntos clave.

El "equilibrio térmico" es un caso especial de la clasificación de "estado estable". Se dice que un semiconductor está en estado estable cuando las tasas de generación y recombinación son iguales y la corriente es constante.

Tenga en cuenta que esto es cierto incluso para la generación óptica y cualquier otro tipo de generación concebible. Esto significa que cuando un semiconductor está en estado estable, la cantidad de electrones y agujeros no cambia a lo largo del semiconductor.

Lo especial del equilibrio térmico es que la generación se debe únicamente al calor circundante. Esto significa que toda la generación en el semiconductor es generación térmica. Además, no hay corriente en un semiconductor de equilibrio térmico.

Solo en el equilibrio térmico discutimos los niveles de Fermi. Cuando un dispositivo no está en equilibrio térmico pero está en estado estable (sin corriente), tenemos lo que se llama un "nivel cuasi-Fermi" que es simplemente el nivel de Fermi que se calcularía si se toma la concentración de portador no equilibrada en consideración en su lugar.

Vale la pena señalar, sin embargo, que la ausencia de curvatura de la banda no es una característica necesaria del equilibrio térmico. Esto se puede ver en semiconductores no dopados uniformemente, donde los gradientes de difusión conducen a la creación de campos eléctricos dentro del semiconductor y causan la flexión de la banda. A pesar de esto, dado que las corrientes de difusión y deriva se cancelan, el semiconductor dopado diferencialmente todavía se dice que está en equilibrio térmico.