什么是费米能级
费米能级的物理意义是，该能级上的一个状态被电子占据的几率是1/2。
费米能级在半导体物理中是个很重要的物理参数，只要知道了它的数值，在一定温度下，电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。它和温度，半导体材料的导电类型，杂质的含量以及能量零点的选取有关。
n型半导体费米能级靠近导带边，过高掺杂会进入导带。p型半导体费米能级靠近价带边，过高掺杂会进入价带。
介绍二极管的原理，大家可能要有量子力学的几率概念，量子力学对电子的描述是：它有捉摸不定的行踪，它的不确定性只能用几率来描述它出现在哪里的概率。
我们前面介绍过的能带有价带与导带，价带几乎填满了电子，导带几乎没有电子，但是还是有机会电子会出现在导带，因此科学家费米想用一条基准线来定义电子是否出现的概率，在这一条线，电子出现与不出现的几率是50%，为了纪念意大利科学家费
米先生，所以叫费米能级（Fermi level）。
纯半导体的费米能级会在禁带的中间线，半导体也是如此，我们要如何在禁带中间让电子出现的几率更大，就是掺杂（doping），掺杂可以让半导体具有较佳的导电性， n型半导体费米能级靠近导带边，过高掺杂会进入导带。p型半导体费米能级靠近价带边，过高掺杂会进入价带。
当P型与N型半导体接合之后，由于费米能级是一个基准线，所以费米能级不变，由于内建电场的建立，这时候的能带图就会变成一个斜坡接合面的一个PN能带图。
如下图所示，P型就像水库的水坝，N型像水库的蓄水低地，电子流就像水流，电子要向上越过PN结能障(能障的大小就是内建电场的能障eV)才能导通这个二极管，同样的道理空穴也是要向下越过能障才能导通（对能障来说，电子与空穴是相反的，你可以将空穴想象成水里的气泡），所以当这个二极管的P型接正极电源，N型接负极电源时，电池提供源源不绝的电子与空穴给N型与P型半导体，就像水坝的水位上升，电子流把它想成水流，水流越来越大，水位接近水坝高度，于是我们可以感觉到好像整个P型半导体能带与P型侧的费米能级会向下拉，N型半导体能带与费米能级会向上拉，成为图所示的正向偏压PN能带图，就
像水坝泄洪一样，此时电子只要越过变小的能障，此时的能障会变小成为e(V0-Vf),Vf大于V0就可以导通，所以一般二极管通较低的正向电压就可以导通。
同理，当这个二极管P型接负极电源，N型接正极电源时，就像枯水期的水坝一样，因为水都被抽光或干涸了，所以感觉整个P型半导体的能带与费米能级会向上拉，N型半导体会向下拉，成为图所示的反向偏压PN能带图，就像枯水期的水坝，水不可能越过水坝，此时电子几乎无法越过能障，此时的能障电压变成e(V0+Vr),要越过能障需要很高的反向电压让二极管崩溃,就像用外力破坏水坝一样，所以我们常常用很高的反向电压与很强的静电（ESD Electro-Static discharge）去测试二极管的坚实程度，如果漏电了，就像水坝漏水一样，这个二极管是不合格的，后续用在模组上会有很大的隐患，所以反向电压测试是否有漏电流是很多厂家衡量器件好坏的最重要标准。
