Оптоэлектроника и волоконная оптика. Гуртов В.А. - 104 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ПетрГУ | Петрозаводск

Составители: 

Рубрика: 

104
полупроводник-диэлектрик. Найдем, чему будет равен этот ток i
др
. Скорость
диффузии неосновных носителей , где L
n
- диффузионная длина,
ô
n
– время жизни. Тогда ток j
др
будет обусловлен электронами, находящимися в
цилиндре с площадью S = 1 и длиной l = v
диф
. Получаем
0 0
p n p n

n n
qn L qn D
j
L
τ
= =
(5.53)
Соотношение (5.53) представляет собой одну из компонент обратного тока
p-n перехода и при более строгом выводе будет иметь тот же самый вид. На
рисунке 5.22 показана схема наблюдаемых переходов при учете дрейфового
тока неосновных носителей из квазинейтрального объема.
Туннельный ток
При высоких величинах напряженности электрического поля E в ОПЗ
возможны туннельные переходы электронов из валентной зоны в зону
проводимости. На рисунке 5.23 показана схема таких переходов. В первом
приближении выражение для туннельного тока в обедненной области
эквивалентно выражению для тока туннельной инжекции Фаулера – Нордгейма
и имеет вид
3
*
* 2
2
1
2 2
2
0
4 2
2
exp
3
4
g
T
m E
m q E V
J
q E
E
π
⋅ ⋅ ⋅
= −
�
�
(5.54)
Характерное расстояние для туннельных переходов L
T
, как видно из
рисунка 5.23, в значительной мере зависит от ширины запрещенной зоны
полупроводника E
g
и величины электрического поля E. Так, при поле E = 10
6
В/
см величина L
T
будет для Si L
T
= 1100 Å, для InAs L
T
= 360Å и для InSb
L
T
= 170 Å.
Как видно из соотношения (5.54) и рисунка 5.23, туннельный ток будет
больше для узкозонных полупроводников с высоким значением легирующей
концентрации.
Лавинное умножение в ОПЗ
При высоких значениях напряженности электрического поля в
неравновесной части ОПЗ первичные электроны могут на длине свободного
пробега ë набирать энергию Ä
E, достаточную для дополнительной генерации
электронно-дырочной пары, если величина ÄE = qEë ≥ E
g
. Процесс
генерации дополнительных носителей за счет этого эффекта получил
название лавинного умножения. Эффективность лавинного умножения
характеризуется коэффициентом ударной ионизации á, который равен числу
электронно-дырочных пар, генерируемых одним электроном (или дыркой) на 
полупроводник-диэлектрик. Найдем, чему будет равен этот ток iдр. Скорость


диффузии неосновных носителей                 , где Ln - диффузионная длина,
ôn – время жизни. Тогда ток jдр будет обусловлен электронами, находящимися в
цилиндре с площадью S = 1 и длиной l = vдиф. Получаем
             qn p0 Ln       qn p0 Dn
     j�� =              =
               τn                Ln
                                 (5.53)
    Соотношение (5.53) представляет собой одну из компонент обратного тока
p-n перехода и при более строгом выводе будет иметь тот же самый вид. На
рисунке 5.22 показана схема наблюдаемых переходов при учете дрейфового
тока неосновных носителей из квазинейтрального объема.
    Туннельный ток
    При высоких величинах напряженности электрического поля E в ОПЗ
возможны туннельные переходы электронов из валентной зоны в зону
проводимости. На рисунке 5.23 показана схема таких переходов. В первом
приближении выражение для туннельного тока в обедненной области
эквивалентно выражению для тока туннельной инжекции Фаулера – Нордгейма
и имеет вид
               2m* ⋅ q 2 ⋅ E ⋅ V          � 4 2m* E 3 2   �
                                      exp � −             �
                                                   g
     JT =                    1
                4π 2 � 2 E0 2             �   3q�E        �
                                          �               �
                                                             (5.54)
     Характерное расстояние для туннельных переходов LT, как видно из
рисунка 5.23, в значительной мере зависит от ширины запрещенной зоны
полупроводника Eg и величины электрического поля E. Так, при поле E = 106 В/
см величина LT будет для Si LT = 1100 Å, для InAs LT = 360Å и для InSb
LT = 170 Å.
     Как видно из соотношения (5.54) и рисунка 5.23, туннельный ток будет
больше для узкозонных полупроводников с высоким значением легирующей
концентрации.

Лавинное умножение в ОПЗ
    При высоких значениях напряженности электрического поля в
неравновесной части ОПЗ первичные электроны могут на длине свободного
пробега ë набирать энергию ÄE, достаточную для дополнительной генерации
электронно-дырочной пары, если величина ÄE = qEë ≥ Eg. Процесс
генерации дополнительных носителей за счет этого эффекта получил
название лавинного умножения. Эффективность лавинного умножения
характеризуется коэффициентом ударной ионизации á, который равен числу
электронно-дырочных пар, генерируемых одним электроном (или дыркой) на

                                              104

Страницы