Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Неравновесное состояние полупроводников
Состояние полупроводника называют неравновесным, если в нем величины концентраций электронов и дырок отличаются от равновесных значений. Такие изменения концентраций возникают под влиянием внешних энергетических воздействий, например, при освещении, под действием внешнего электрического поля, под влиянием ионизирующего излучения и т.д. Численным критерием, определяющим состояние полупроводника, является закон действующих масс, т.е. если этот закон выполняется – то полупроводник находится в равновесном состоянии, если нет – в неравновесном: при , говорят об инжекции носителей, а при говорят об экстракции носителей. В состоянии инжекции дополнительно к равновесной концентрации носителей зарядов добавляется избыточная концентрация и , которая называется концентрацией избыточных или неравновесных носителей зарядов. Обычно . После прекращения действия возбуждающего фактора в течение какого-то времени полупроводник возвращается в состояние равновесия и все избыточные концентрации носителей стремятся к нулю в результате процесса их рекомбинации. При этом главную роль играют особые центры рекомбинации – ловушки, обладающие локальными энергетическими уровнями в запрещенной зоне. Они способны захватить электрон из зоны проводимости и дырку из валентной зоны, осуществляя их рекомбинацию. Такими ловушками являются дефекты кристаллической решетки внутри и на поверхности полупроводника. Таким образом, в неравновесном состоянии скорость тепловой генерации не совпадает со скоростью рекомбинации носителей зарядов. Анализ таких процессов показывает, что для большинства полупроводниковых приборов разница в скоростях тепловой генерации и рекомбинации прямо пропорциональна концентрации неосновных носителей. Так, для полупроводника n-типа имеет место, что , (1.24) где tn и tp – времена жизни электронов и дырок, т.е. среднестатистические промежутки времени от момента их генерации до момента их рекомбинации. Времена жизни электронов и дырок определяются многими факторами, в частности они зависят от области, в которой рассматриваются избыточные носители: в объеме полупроводника или на его поверхности , (1.25) где tОБ – объемное время жизни неравновесных носителей заряда; tПОВ – поверхностное время жизни неравновесных носителей заряда. Объемное время жизни уменьшается с ростом плотности дефектов решетки. Увеличение концентрации примесей в полупроводнике также уменьшает tОБ. Максимальное значение tОБ имеет собственный полупроводник. На поверхности полупроводника имеется большое количество различных дефектов, которым соответствуют в запрещенной зоне незанятые энергетические уровни, играющие роль ловушек. Скорость поверхностной рекомбинации зависит от геометрии полупроводника, состояния поверхности и подвижности носителей заряда. Решив дифференциальное уравнение (1.24), можно определить, что спад начальной избыточной концентрации Dn(0) во времени подчиняется экспоненциальному закону . (1.26) Следовательно, время жизни неравновесных носителей можно определить интервалом времени, за которое избыточная концентрация уменьшается в е раз. Зная время t, можно определить среднее расстояние, которое проходят носители заряда. Оно называется диффузионной длиной L. Так, для электронов , (1.27) а для дырок . (1.28) Время жизни является важнейшим параметром полупроводника, который во многом определяет быстродействие полупроводниковых приборов.
|