ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
65
Различают низкий и высокий уровни возбуждения или
инжекции. При низком уровне возбуждения концентрация
избыточных носителей значительно ниже равновесной кон-
центрации основных носителей в полупроводнике, но может
значительно превосходить концентрацию неосновных носи-
телей. Для полупроводника n-типа это условие записывается
так:
00
,
nn
npnp <<∆∆<< . (4.6)
Из этого условия следует, что при низком уровне возбужде-
ния
ppppnnnn
nnn
∆≈∆+=≈∆+=
000
, . (4.7)
Видно также, что при низком уровне возбуждения избыточ-
ные носители практически не изменяют концентрацию ос-
новных носителей и могут очень сильно изменять концентра-
цию неосновных носителей.
При высоком уровне возбуждения концентрация избыточ-
ных носителей значительно превосходит равновесную кон-
центрацию основных (и тем более неосновных) носителей:
00
,,
nn
pnpn >>∆∆ . (4.8)
Поэтому при высоком уровне возбуждения
pnpn ∆≈∆≈≈ . (4.9)
Если произведение np n
i
>
2
, то отклонение положительно
и имеет место инжекция избыточных носителей. Если
же np n
i
<
2
, то отклонение отрицательно; говорят, что при
этом наблюдается экстракция носителей.
4.3. Процессы генерации и рекомбинации
При исследовании дрейфовой электропроводности указыва-
лось, что хотя столкновения изменяют траектории носителей
66
заряда, однако в равновесном состоянии общий эффект ока-
зывается равным нулю. Изменение траектории не является
единственным следствием столкновений. Действительно, мо-
жет случиться так, что из-за столкновения энергия носителя
заряда изменится и он перейдет на другой разрешенный уро-
вень, обусловленный наличием примесей. Может случиться,
например, что электрон, первоначально находившийся в зоне
проводимости, в результате столкновения с фононом (кван-
том колебаний кристаллической решетки) займет место дыр-
ки в валентной зоне. В данном случае говорят о явлении ре-
комбинации электрона. Рассуждая аналогично, можно допус-
тить переход электрона из валентной зоны в зону проводимо-
сти; при этом говорят о генерации электронно-дырочной па-
ры. При таких столкновениях, которые невозможны в услови-
ях термодинамического равновесия, происходит перераспре-
деление концентрации носителей, находящихся в различных
энергетических зонах. Подобное явление называют процессом
генерации-рекомбинации или просто процессом рекомбина-
ции носителей.
Существуют различные механизмы генерации-рекомбина-
ции. В дальнейшем будут рассмотрены два из них: прямые,
или межзонные, процессы и непрямые процессы, обусловлен-
ные наличием промежуточных центров рекомбинации в объ-
еме и на поверхности кристалла. Оба эти механизма играют
существенную роль. При изучении явления рекомбинации
предполагается, что полупроводник однороден, невырожден,
электрически изолирован и находится при постоянной темпе-
ратуре. Считается также, что отклонение от равновесного со-
стояния невелико.
Прямая межзонная рекомбинация. Рассмотрим облуче-
ние полупроводника одиночным импульсом света. Он обра-
зует избыточные электронно-дырочные пары. Облако избы-
точных носителей как целое будет электрически нейтраль-
ным. При равном образовании носителей обоих знаков кон-
центрация неосновных носителей может возрастать на поря-
док, в то время как процент роста концентрации основных
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- …
- следующая ›
- последняя »
