загрузка...
загрузка...
На головну

Генерація і рекомбінація

Генерацією ми назвали процес утворення вільного носія. Генерація буває міжзонної, при якій утворюється пара електрон-дірка. Концентрація таких носіїв позначається и , причому . Можлива генерація носіїв і з домішкових рівнів (утворюється носій і іон домішки). В цьому випадку для даної температури концентрації носіїв позначають або . Зазвичай в домішкових ПП , або .

Якщо на напівпровідник діє якесь зовнішнє вплив, наприклад, світлове випромінювання, радіація, локальний нагрів або впорскується із зовнішнього ланцюга електрони, то виникають носії, концентрація яких не відповідає температурі навколишнього середовища. Це нерівноважні носії. Їх концентрації позначають n и p. В цілому, в нерівноважних умовах отримують и . Надлишкові концентрації електронів , дірок .

Процес знищення вільних носіїв, т. Е. Процес, зворотний генерації, носить назву рекомбінації. Рекомбінація завжди йде парами, т. Е. Знищується електрон і дірка. Рекомбінація буває міжзонної і через пастки. У всіх випадках процес відбувається при повній відповідності із законом збереження енергії. Енергія, що виділяється при рекомбінації, повідомляється атомам решітки, випромінюється у вигляді квантів світла (випромінювальна рекомбінація), йде на утворення вільних носіїв (ударна рекомбінація). Випромінювальна рекомбінація лежить в основі роботи світлодіодів, деяких типів лазерів.

Процес генерації характеризують швидкістю генерації. В умовах термодинамічної рівноваги - , В нерівноважному стані g. Це число носіїв, що виникають в одиниці об'єму за одиницю часу.

Процес рекомбінації характеризують швидкістю рекомбінації або R, Т. Е. Числом пар носіїв, рекомбінуючих в одиниці об'єму за одиницю часу.

Встановлено, що або .

Крім рекомбінації в об'ємі ПП існує поверхнева рекомбінація. Роль центрів рекомбінації на поверхні ПП виконують порушення (дефекти) кристалічної решітки, забруднення поверхні атомами газів, рідин і т. Д. Поверхневу рекомбінацію характеризують швидкістю S, Т. Е. Швидкістю руху носіїв до поверхні, де вони рекомбінують. Неважко помітити, що чим чистіше поверхню, тим менше S.

Рекомбінація впливає на час життя. З урахуванням рекомбінації в об'ємі і на поверхні , де - Час життя в обсязі, - Час життя на поверхні.

Якщо розглянути залежність часу життя від питомої опору ПП (рис. 2.7а), то ми побачимо, що, чим менше носіїв (більше ), Тим більше часу вони проіснують.

Поведінка від температури показано на рис. 2.7б. З ростом температури час життя зростає. При переході до власної провідності спостерігається спад. Зростання температури - це зростання енергії. З точки зору зонної теорії (на прикладі електронного ПП) ми опускаємося від дна зони провідності до стелі валентної зони. При малих температурах енергії досить лише для відриву валентного електрона домішки. З ростом температури ми наближаємося до середини валентної зони і відбувається генерація носіїв з рівнів пасток. В обох випадках йде генерація основних носіїв. Концентрація неосновних носіїв мала, рекомбінація незначна, час життя зростає. З подальшим зростанням температури починається генерація пар - виникає власна провідність. Збільшується концентрація неосновних носіїв, є з чим рекомбинировать основним, час життя падає.

Час життя - дуже важлива характеристика. Воно визначає частотні властивості ПП приладів, коефіцієнт передачі струму.

Питома електрична провідність «-- попередня | наступна --» Концентрація вільних носіїв
загрузка...
© om.net.ua