¿Por qué el diagrama de bandas de energía se ve afectado por el dopaje no uniforme?

Question

En Física y dispositivos semiconductores de Donald A. Naemen (pág. 176) aparece la siguiente figura:

La concentración del donante es una función decreciente de x.

Mi pregunta por qué las energías de la banda de conducción y de valencia ( $E_c$ y $E_v$ ) en función de la concentración? ¿Por qué el nivel de Fermi es el único valor de la figura que no se ve afectado por la distribución no uniforme de los donantes?

Answer 1

Debido a la diferencia de concentración hay un flujo de portadores de carga móviles desde la región de mayor concentración a la de menor concentración, lo que da lugar a una corriente de difusión en el s/c. Por lo tanto, se genera un potencial que energiza a los portadores de carga de acuerdo con Energía=-q.V (q=e) Debido a esta energía vemos que los Ec Ei y Ev se doblan Ahora llegando al nivel de energía de Fermi : como el semiconductor está en equilibrio la corriente neta es cero por lo tanto no hay flujo de electrones en el equilibrio y el nivel de energía de Fermi se mantiene plano. En conclusión, la curva Ec/Ev/Ei se debe a la difusión debido a la diferencia de concentración mientras que el nivel de Fermi permanece plano debido a la condición de equilibrio.