Ефективна густина станів — характеристика енергетичної зони напівпровідника, яка визначає кількість вільних станів у зоні, які можуть заселятися носіями заряду, при скінченній температурі.
Розраховується у розрахунку на одиницю об'єму напівпровідника. Вимірюється здебільшого в кількості станів на см3.
Фізична природа Електрони у зоні провідності можуть мати різну енергію, але в результаті взаємодії між собою й коливаннями кристалічної ґратки релаксують до менших енергій. Ймовірність електрона мати енергію E визначається розподілом Фермі-Дірака й густиною станів при даній енергії. При скінченній температурі найважливішою є область енергій шириною приблизно над дном зони провідності.
Аналогічним чином, для дірок у валентній зоні найважливішою є область енергій шириною приблизно під верхом валентної зони.
Формули для розрахунку
Сумарна кількість електронів у зоні провідності визначається формулою , де - інтеграл Фермі — Дірака, а - ефективна густина станів у зоні провідності.
У випадку однодолинної параболічної зони з ефективною масою ,
де - приведена стала Планка.
Відповідним чином вводиться ефективна густина станів для дірок у валентній зоні ,
де - ефективна маса дірки.
У випадку кількох еквівалентних долин в зоні вираз для обчислення ефективної густини станів змінюється: ефектривна густина множиться на кількість долин , крім того ефективна маса в долинах стає тензором. Наприклад, для ефективної густини станів для електронів у зоні провідності .
Див. також Густина станів Зонна теорія
Література