2.2. Термодинамическая работа выхода в полупроводниках p- и n-типов

Рассмотрим зонную диаграмму полупроводников p- и n-типа.

На рис. 2.1. использованы следующие обозначения χ - электронное сродство, E_g - ширина запрещенной зоны, φ_0n - объемное положение уровня Ферми в полупроводнике n-типа, φ_0p - объемное положение уровня Ферми в полупроводнике p-типа.

Рис. 2.1. Зонная диаграмма полупроводников:
а) n-типа; б) p-типа

Согласно определению термодинамической работы выхода Ф = - F, получаем следующее выражение для термодинамической работы выхода в полупроводниках n-типа Ф_n и p-типа Ф_p

   (2.13)

   (2.14)

(При рассмотрении предполагается, что уровень Ферми в собственном полупроводнике находится посредине запрещенной зоны, или m_p^* = m_n^*. В противном случае, в соотношениях (2.13), (2.14) появится слагаемое (kT/2ln(N_c/N_v)) со знаком минус для полупроводников n типа и со знаком плюс для полупроводников p-типа.)

Из соотношения (2.13) и (2.14) следует, что термодинамическая работа выхода из полупроводника p-типа всегда будет больше, чем из полупроводника n-типа, а следовательно ток термоэлектронной эмиссии с полупроводника n-типа будет больше, чем с полупроводника p-типа.