Квазірівень фермі (Quasi Fermi level) - енергія, яка використовується в квантовій механіці і особливо у фізиці твердого тіла при описі зміни концентрації носіїв заряду, які викликані додатком зовнішнього потенціалу до напівпровідника.
Коли напівпровідник знаходиться в стані термодинамічної рівноваги, тоді функція розподілу електронів на енергетичних рівнях опісиваетсяраспределеніем Фермі-Дірака. У цьому випадку рівень Фермі визначається як рівень, де ймовірність знаходження електрона дорівнює 1/2.
У термодинамічно нерівноважної системі (наприклад, виникає при пропущенні електричного струму через напівпровідник або при його освітленні) заповнення енергетичних рівнів електронами і дірками змінюється. З огляду на те, що час релаксації електронів в підзоні зони провідності значно менше ніж їх час життя, можна припустити, що електрони перебувають в стані термодинамічної рівноваги в зоні провідності. Це відноситься і до дірки у валентній зоні. Що стосується електронів, то можна вважати квазіуровень Фермі позначає термодинамічна рівновага в зоні провідності, а для дірок як позначає термодинамічна рівновага в валентної зоні. Тут необхідно підкреслити, що при протіканні струму можна говорити про термодинамическом квазірівноважному, а не рівноважному стані.
У разі відсутності струмів і зовнішнього зміщення, тобто в термодинамічній рівновазі, квазірівні електронів і дірок збігаються.
Розглянемо власний напівпровідник. В умовах термодинамічної рівноваги валентна зона напівпровідника повністю заповнена електронами, а зона провідності порожня. Припустимо, що на напівпровідник падає потік квантів електромагнітного випромінювання, енергія яких перевищує ширину забороненої зони hv> Eg. Падаюче випромінювання поглинається в речовині, так як утворюються електронно-діркові пари. Одночасно з процесом освіти електронно-доручених пар протікає процес їх рекомбінації, що супроводжується утворенням кванта електромагнітного випромінювання. Згідно з правилом Стокса - Люммля енергія излученного кванта менше в порівнянні з енергією генеруючого кванта. Різниця між цими енергіями перетвориться в енергію коливального руху атомів кристалічної решітки. В умовах термодинамічної рівноваги ймовірність переходу з поглинанням фотона (валентна зона - зона провідності) дорівнює ймовірності випромінювального переходу (зона провідності - валентна зона).
Припустимо, що в результаті якогось зовнішнього впливу напівпровідник виведений зі стану термодинамічної рівноваги, причому в ньому створені одночасно високі концентрації електронів в зоні провідності і дірок у валентній зоні. Електрони переходять в стан з деякою енергією Fn поблизу стелі валентної зони. Вже згадана ситуація ілюструється діаграмами, наведеними на рис. 1. Так як всі стани поблизу дна зони провідності заповнені електронами, а їхні капітали з енергіями поблизу стелі валентної зони заповнені дірками, то переходи з поглинанням фотонів, що супроводжуються збільшенням енергії електронів стають неможливими. Єдино можливими переходами електронів в напівпровіднику в розглянутих умовах є переходи зона провідності - валентна зона, що супроводжуються рекомбінацією електронно-доручених пар і випусканням електромагнітного випромінювання. У напівпровіднику створюються умови, при яких відбувається посилення електромагнітної хвилі. Іншими словами, коефіцієнт поглинання виходить негативним, а розглянута ситуація відповідає стану з інверсної відповідає стану з інверсної щільністю населеності.
52. Склад атомного ядра. Енергія зв'язку ядра.
1. Ядро атома будь-якого хімічного елемента складається з позитивно заряджених протонів і не мають електричного заряду нейтронів. Заряд протона за абсолютним значенням дорівнює заряду електрона. Протон і нейтрон є двома зарядовими станами ядерної частинки, яка називається нуклоном. Кількість протонів в ядрі (заряд ядра Zе) збігається з атомним номером відповідного хімічного елемента в періодичній системі Менделєєва. Кількість нейтронів в ядрі позначається N.
Масовим числом ядра А називається загальне число нуклонів в ядрі: А = Z + N. Символічне позначення ядра:
де Х - позначення атома даного хімічного елемента в періодичній системі Менделєєва. Ядра з одним і тим же зарядом е, але з різними А, називаються ізотопами.
Енергія зв'язку атомного ядра Есв - величина по абсолютній величині рівна роботі, яку треба зробити для розщеплення ядра на складові його нуклони без повідомлення ним кінетичної енергії. Енергія зв'язку атомного ядра є різницею між енергією протонів і нейтронів в ядрі і їх енергією у вільному стані. Із закону збереження енергії випливає, що при утворенні ядра з складових його нуклонів повинна виділятися енергія, рівна Есв.