38. Как было показано в задаче 34, в указанных условиях уровень Ферми смещается от одного уровня примеси к другому, и
Отсюда
39. Согласно задаче 34 уровень Ферми близок к , а ,
поскольку Таким образом, , и, полагая
получаем
При уровень Ферми близок к и
а
40. Для того, чтобы обобщить рассмотрение задач 34, 35 на случай полупроводника с четырьмя примесными уровнями, нужно записать условие нейтральности для рассматриваемой системы:
Удобно вести параметр, характеризующий концентрацию мелких компенсирующих примесей:
.
Положение уровня Ферми определяется условием (1) с
Рис.23. Изменение положения уровня Ферми при низких температурах в германии с золотом, легированном мелкими примесями (схематически).
Учетом соотношений (1.29). Подобно задаче 34 получаем, что концентрационная зависимость уровня Ферми при низких температурах имеет вид, схематически показанный на рис.23.
41. В рассматриваемых условиях ( при записи условия нейтральности достаточно учитывать лишь верхний уровень золота:
Введя обозначения
(
Получим
+ .
Отсюда
+ (1)
Имеем , т.е. и а
концентрация равна
Таким образом, в рассматриваемых условиях верхний уровень золота почти полностью ионизован.
42. Поскольку условие нейтральности имеет вид
+ Соответственно положение уровня Ферми определяется выражением (1) предыдущей задачи, в котором
,
а заменены на Имеем ,
и, полагая находим Таким образом, искомая концентрация равна 5