Основы полупроводниковой электроники. Яровой Г.П - 35 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

69
основной носитель испытывает 10
6
-10
8
столкновений, прежде
чем рекомбинировать).
Процесс межзонной рекомбинации преобладает в полу-
проводниках с прямой запрещенной зоной, таких, как GaAs,
поскольку здесь могут существовать переходы между потол-
ком валентной зоны и дном зоны проводимости, когда волно-
вой вектор k неизменен. Прямой механизм рекомбинации со-
провождается излучением энергии в виде фотонов. По этой
причине арсенид галлия используют для изготовления свето-
излучающих диодов.
Состояние равновесия в полупроводнике можно описать
простой моделью, в которой рекомбинация и генерация появ-
ляются как прямой переход из одной зоны в другую. Однако
во время рекомбинации должно выполняться условие потери
электроном энергии и импульса. Изменение импульса (изме-
ренное от самого нижнего минимума зоны проводимости и до
самого верхнего максимума валентной зоны) будет зависеть
от особенностей зонной структуры выбранного полупровод-
ника. Эта модель применима для полупроводников с прямой
запрещенной зоной и определяет потерю энергии в виде света
соответствующей длины волны. Такой процесс лежит в осно-
ве использования арсенида галлия в качестве материала для
полупроводникового лазера. Изменение импульса происходит
также у полупроводников с непрямой запрещенной зоной, но
энергия рекомбинации рассеивается в виде фононов решетки.
Это требует некоторой кооперации нескольких фононов, в
связи с чем непосредственная рекомбинация электрона с не
очень большой запрещенной зоной имеет малую вероятность.
Рекомбинация через локальные уровни. Механизм ре-
комбинации через локальные уровни состоит в том, что элек-
трон из зоны проводимости переходит сначала на локальный
уровень в запрещенной зоне, а затем на свободный уровень в
валентной зоне. Такая двухступенчатая рекомбинация оказы-
вается часто гораздо более вероятной, чем непосредственная
рекомбинация электрона и дырки, рассмотренная выше.
70
E
E
C
E
V
Рис. 4.3. Межзонные процессы в примесном полупро-
воднике (генерация и рекомбинация через
примесные уровни)
Локальные уровни в запрещенной зоне полупроводника
могут быть эффективными центрами рекомбинации, если они
расположены вдали от дна зоны проводимости и потолка ва-
лентной зоны, в противном случае они играют роль уровней
прилипания, так как захваченный ими носитель через некото-
рое время выбрасывается в свою зону. Центры рекомбинации
часто называют ловушками, а процесс перехода электрона из
зоны проводимости на свободный уровень рекомбинации −
захватом электрона ловушкой. Аналогично этому переход
электрона с ловушки на свободный уровень в валентной зоне
и освобождение уровня ловушки называют захватом дырки
ловушкой.
4.4. Диффузия
Если концентрация носителей заряда в полупроводнике
оказывается пространственно неоднородной, то вместе с теп-
ловым движением наблюдается перенос носителей из одной
области кристалла в другую за счет диффузии (именно такое
явление имеет место в p−n-переходе). Данный процесс анало-
гичен диффузии молекул газа в замкнутом сосуде при нали-
чии градиента давления.

Страницы