nonequilibrium превозвачи

Образуването на свободни носители зареждане ?? и в полупроводници, свързани с преминаването на електрони от валентната зона на лентата проводимост. За да осъществи такъв преход на електрони трябва да получи достатъчно енергия, за да се преодолее пропастта. Тази енергия електрони получава от решетъчни йони извършват термични вибрации. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, преодолявайки електрон забранена зона обикновено се дължи на топлинната енергия на решетката. концентрация заряд носител ?? S, причинени от термично възбуждане състояние на термично равновесие, обикновено се нарича равновесие.

Така в допълнение към възникване на термично възбуждане на свободните носители зареждане ?? трябва да се дължи на различни причини, например, чрез облъчване с фотони или високоенергийни частици, йонизация на въздействието, приложение ?? носители на заряд в полупроводника от другата й тяло (инжекция), и т.н. ,

където n0 и p0 - равновесната концентрация, и # 916; п и # 916; р - неравновесен плътност на електрони и дупки на. В случай на прекомерен възбуждане на електрони, произведени от валентната зона и хомогенна полупроводници и включва разходи обем, концентрацията на свободни електрони равна на концентрацията на излишните отвори:

При прекратяване на механизма, които предизвикват появата на подкрепа неравновесен концентрация ?? S, има постепенно връщане към равновесие. Процесът на създаване на равновесие в действителност е, че всеки излишък на електрони по време на среща с празно място (дупка) е необходимо, благодарение на които ги няма чифт неравновесна превозвачи ?? ите. Феноменът на изчезването на двойката носител ?? S се нарича рекомбинация. На свой ред възбуждане на електрони от валентната зона или на нивото на примеси, придружен от външния вид на отвор, който често се нарича негов проводник поколение ?? ите.

На фигура 1.9 G - е скоростта на производство, и R - свободна скорост на рекомбинация носител ?? собствен заряд в полупроводника.

Фиг. 1.9. Генериране и рекомбинация на свободни електрони и дупки в полупроводници

Скорост (темпо) на рекомбинация R е пропорционална на концентрацията на свободните носители зареждане ?? ите:

където # 947; - коефициент на рекомбинация. При отсъствие на светлина (на тъмно) G = G0 и. стойност n0 и p0 понякога се нарича тъмна плътност на свободни електрони и дупки съответно. Формули (1.30) и (1.14) получаваме:

където Eg = ЕО - EV - Bandgap. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, G0 е по-голяма в полупроводници тясна междина и при високи температури.

В случаите, когато един полупроводник не е електрически ток, и такси пространство, промяната във времето на концентрациите на nonequilibrium електрони и дупки в областите, определени от уравненията:

Оценка (скорост) поколение и рекомбинация има два компонента:

където # 916; G, # 916; R - скоростта на производство и рекомбинация на електрони nonequilibrium само, т.е. # 916; G - е скоростта на генериране на електрони и дупки поради осветление полупроводниковата и. Използване на (1.31), (1.32) и (1.34), уравнение (1.36) могат да бъдат обобщени, както следва:

Разглеждане на процеса на рекомбиниране на не-равновесни носители на заряд ?? S (т.е., когато осветлението се изключва по време Т = 0). Общото решение на уравнение (1.38) е доста сложно. Поради тази причина, ние считаме, две специални случаи.

В вътрешен полупроводников в силна светлина. От (1.38) получаваме:

където # 916; n0 - начална концентрация на неравновесен заряд носители ?? а. концентрация, спадът е parabolically.

полупроводника на донор в случай на пълно йонизация на донорите n0 = ND. p0 <

където нотация:

Уравнение (1.40) може лесно да бъде решен:

стойност # 964; е средното време на електроните в проводимата зона. Получените разтвори са показани на фигура 1.10. От (1.42) показва, че процесът на рекомбинация е описан от експоненциална зависимост от времето, средната живот представлява интервал от време, за който излишните промени концентрация носител в ?? и "е" пъти.

В заключение, носители на заряд на неравновесни се появяват само в случай, ако на фотонна енергия надвишава осветен полупроводникови Bandgap (з # 957;> Напр).

Фиг. 1.10. Рецесия nonequilibrium концентрация на електрони с течение на времето в полупроводника донор

виж също

Досега сме разгледали концентрацията на електрони и дупки, за да се установи на термодинамично равновесие на полупроводника. Но вие можете да създадете концентрация носител по-голяма от равновесие. Например, когато се облъчва със светлина на честота кристал енергия кванти. [Прочети още].

При температури различни от абсолютната нула, в процес на полу-възбуждане настъпва участника (поколение) на свободните носители зареждане. Ако този процес беше единственият, че концентрацията на носител постоянно да се увеличава с течение на времето. Въпреки това, заедно с. [Прочети още].