Генериране и рекомбинация на носители на заряд

Генерирането на носители на заряд (образуването на свободни електрони и дупки) се появява, когато са изложени на топлинен въздействието на случаен кристална решетка (топлинна енергия), когато са изложени полупроводникови абсорбира светлина кванти (светлина генериране) и други енергийни фактори. Тъй полупроводника е винаги под влиянието на всички тези фактори, или най-малко един (T ¹ 0), производство на носител настъпва непрекъснато.

Едновременно с образуването на полупроводника възникне обратен процес - рекомбинацията на носители на заряд (връщането на електрон от групата на проводимост на валентната зона и изчезването на двойката носители). термодинамично равновесие състояние на поколение и рекомбинацията на такса-Състоянието на взаимно балансирани. В полупроводника sushchest-съществува равновесна концентрация n0 на електрони и дупки P0 равновесна концентрация. Когато са изложени на външен полупроводникови топлинната Thermal Energy Factor (светлина, силно електрическо поле и др.) Ся генерира нови превозвачи такса възниква излишък (nonequilibrium) Concentra-радио # 8710; п или # 8710; стр. По този начин:

механизми Рекомбинационните могат да бъдат различни. Interband или не-посредствено рекомбинация настъпва при прехода на свободна електронна Rhone от групата на проводимост на валентната зона на едно от нивата чески на свободна енергия съответните носители на заряд изчезване двойка. Въпреки това, този процес е малко вероятно, тъй като свободното електрона и отвора трябва да бъде едновременно в едно и също място на кристала. В допълнение на електрони и дупки рекомбинация в този случай е възможно само при равни, но противоположно насочени импулси на електрон и дупка.

Рекомбинация с участието на рекомбинация капани (вероятност-нататък) се провежда в два етапа.

В първия етап капан рекомбинация (или рекомбинация капаните ниво на енергия) на улавя, например електрон от проводимата зона. По този начин, електрон проводимост е от зоната. В това състояние, в капана ще бъде толкова дълго, тъй като тя не се вписва в дупката, или с други думи, докато в това място няма да се появи кристална свободна енергия ниво на валентната зона. При тези условия, втората стъпка се извършва рекомбинация - електрон ще отидат за нивото на свободна валентна група.

Процесът на два етапа на рекомбинация е по-вероятно, тъй като тя не изисква едновременното присъствие на дадено място на електрона и кристала дупка.

Фиг. 3.4.1 схематично регенериране механизми и повторното комбинация от електрони и дупки.

капани роля рекомбинация може да изпълнява примеси атоми или йони, различни включвания в кристална решетка хидравлични и други обем несъвършенства на кристални празни възли или повърхността.

Поради факта, че на повърхността на кристални дефекти, изброени значително повече, отколкото в по-голямата част, рекомбинация на повърхността трябва да отиде много по-интензивно. Той е смятан и оценява обикновено отделно, като се има предвид рекомбинация вид на повърхността на рекомбинация, включваща капани рекомбинация.

В зависимост от начина, по който се консумира енергията, освободена при рекомбинация на електрони и дупки, рекомбинация може да се раздели на два вида.

· Излъчвателен рекомбинация се нарича рекомбинация, при който енергията, освободена при прехода на електрон на по-ниско ниво на енергия се излъчва като светлина квантовата (фотон).

• Ако не-излъчващ (фонон) рекомбинация на излишната енергия на електрона се прехвърля в кристалната решетка на полупроводника, т.е., излишната енергия отива до образуването на фонони - квантите на топлинна енергия.

Скоростта на поколение носител Vgen (като процент Vrek рекомбинация), определена от свойствата на полупроводника и неговата температура. Скоростта на рекомбинация в допълнение, пропорционално на концентрацията на електрони и дупки, тъй като по-голям е броят на превозвачите, толкова по-вероятно, че тяхната среща край рекомбинация. Като се има предвид, че динамично равновесие трябва да съществува в стабилно състояние, получаваме:

където R - фактор определя свойствата на полупроводника.

Това състояние се нарича състояние на равновесната концентрация на носители в присъщата полупроводника. При липса на външно електрическо поле, електроните и дупките се преместили на случаен принцип в кристала. В този случай, на ток в полупроводника се случи.