Главная Случайная страница



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 неотразимый комплимент 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.

 








Date: 2015-05-09; view: 1573; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2021 year. (0.008 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию