purtători de neechilibru

Formarea de purtatori de sarcina ?? s în semiconductori asociate cu trecerea electronilor din banda de valență la banda de conducție. Pentru a pune în aplicare o astfel de electroni de tranziție trebuie să primească suficientă energie pentru a depăși decalajul. Acest electron de energie primeste de ionii zabrele săvârșesc vibratii termice. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, depășirea benzii de electroni este de obicei datorită energiei termice a grilajului. concentrația de purtător de sarcină ?? e cauzată de starea de excitație termică de echilibru termic, denumit în mod obișnuit de echilibru.

Astfel, în plus față de apariția de excitație termică a purtatori de sarcina ?? trebuie sa fie din cauza altor cauze, de exemplu, prin iradierea cu fotoni sau particule de mare energie, ionizarea impact, purtători de administrare ?? de sarcină în semiconductoare din alt corp (injecție), etc. .

unde n0 și p0 - concentrația de echilibru și # 916; n și # 916; p - o densitate de non-echilibru de electroni și goluri. In caz de excitație excesivă a electronilor produși din banda de valență și un semiconductor omogen și cuprinde un volum de încărcare, concentrația de electroni în exces egal cu concentrația de găuri în exces:

La încetarea mecanismului care a cauzat apariția suportului concentrației de non-echilibru ?? s, există o revenire treptată la echilibru. Procesul de stabilire de echilibru este, de fapt, că fiecare electron în exces, la o întâlnire cu locul vacant (gaura) este nevoie, datorită căruia o pereche de purtători de non-echilibru ?? plecat. Fenomenul dispariției perechii purtătoare ?? s fost numit recombinare. La rândul său excitație de electroni din banda de valență sau nivelul de impuritate, însoțită de apariția unei găuri, numit în mod obișnuit taxa de transport generație ?? s.

In figura 1.9 G - este rata de generare și R - transportator rata de recombinare ?? S taxa proprie în semiconductor.

Fig. 1.9. Generarea și recombinarea de electroni liberi și găuri în semiconductori

Viteza (tempo) de recombinare R este proporțională cu concentrația de purtatori de sarcina ?? s:

unde # 947; - coeficientul de recombinare. În absența luminii (în întuneric) G = G0 și. Valoarea N0 și P0 este uneori numit densitate întunecată de electroni liberi și, respectiv, găuri. Formulele (1.30) și (1.14) obținem:

De exemplu, în cazul în care = CE - EV - bandgap. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, G0 este mai mare în semiconductori îngust gap, și la temperaturi ridicate.

În cazul în care un semiconductor nu este curent electric, și taxele de spațiu, schimbarea în timp a concentrațiilor de electroni neechilibru și găuri în zonele definite de ecuațiile:

(Rata) de generare și recombinare au două componente:

unde # 916; G, # 916; R - rata de generare și recombinare a electronilor de neechilibru numai, adică # 916; G - este rata de generare de electroni și găuri datorită iluminatului semiconductor și. Folosind (1.31), (1.32) și (1.34), ecuația (1.36) pot fi rezumate după cum urmează:

Să considerăm procesul de recombinare a neechilibru purtători de sarcină ?? s (adică atunci când iluminarea este oprit la momentul t = 0). Soluția generală a ecuației (1.38) este destul de complicată. Din acest motiv, considerăm două cazuri speciale.

Într-un semiconductor intrinsec în lumină puternică. De la (1.38) obținem:

unde # 916; n0 - concentrația inițială de non-echilibru taxa transportatorilor ?? s. concentrare, declinul este parabolic.

Semiconductorul donor în cazul ionizarii complete a donatorilor n0 = ND. p0 <

în cazul în care notația:

Ecuația (1.40) poate fi ușor rezolvate:

valoare # 964; este timpul mediu de electroni în banda de conducție. Soluțiile rezultate sunt ilustrate în Figura 1.10. Din (1.42) arată că procesul de recombinare este descrisă de o dependență exponențială la timp, durata medie de viață reprezintă un interval de timp pentru care excesul modificările concentrației purtătoare în ?? s „e“ ori.

In concluzie, purtătorii de sarcină neechilibru apar doar în caz, dacă energia fotonilor depășește iluminat bandgap semiconductor (h # 957;> Eg).

Fig. 1.10. Recesiunea concentrație de electroni neechilibru în timp în semiconductor donor

a se vedea, de asemenea,

Pana acum am examinat concentrația de electroni și găuri, pentru a stabili echilibrul termodinamic al semiconductorului. Dar vă puteți crea o concentrație de purtător mai mare decât echilibrul. De exemplu, atunci când este iradiat cu lumina cuantelor de frecvență a energiei de cristal. [Citește mai mult].

La temperaturi diferite de zero absolut, într-un proces semi-excitație apare nick (generarea) de purtatori de sarcina. Dacă acest proces a fost singurul care concentrația purtătoare crește în mod continuu în timp. Cu toate acestea, împreună cu. [Citește mai mult].