15.Время жизни неравновесных носителей заряда. Межзонная рекомбинация

Они существуют пока существует источник возбуждения. После выключения источника, п/п-к в течении какого-то времени возвращается в

равновесное состояние. Будем считать, что происходит оптическая генерация.

При выключении источника облучения:

- скорость генерации в условии равновесия;

R – скорость рекомбинации.

- коэффициент пропорциональности – коэффициент рекомбинации. Чем больше n₀ и p₀, тем быстрее происходит рекомбинация и генерация.

Считаем, что

Рассмотрим случаи:

1.

При t=0 ,

- установилась при работающем источнике возбуждения.

Это линейная рекомбинация ().

– постоянная времени рекомбинации (время жизни неравновесных носителей заряда в п/п-ке)

Искомое уравнение:

При линейной рекомбинации

2. Случай сильного возбуждения.

Такой тип рекомбинации называю квадратичной.

убывает с t по гиперболическому закону.

Постоянная времени - мгновенное время жизни неравновесных электронов при квадратичной рекомбинации. не является постоянным.

Межзонная рекомбинация

Существует 2 вида рекомбинации:

1. межзонная ­– электрон из ЗП возвращается в ВЗ с выделением избыточной энергии

   1. если эта энергия преобразовывается в излучение – это излучательная рекомбинация (светодиод)

   2. если эта энергия превращается в тепло – безизлучательная рекомбинация.

   3. если она отдается другим носителям заряда – это уже рекомбинация.

2. Электрон в ВЗ пролетит через промежуточный уровень-ловушку, которая на некоторое время задержит его.

Скорость рекомбинации:

Рассмотрим биполярную линейную рекомбинацию:

;

Видим, что - скорость рекомбинации в состоянии равновесия.

- скорость рекомбинации в неравновесном состоянии (коэффициент рекомбинации).

Для собственного п/п-ка

тем меньше, чем меньше расстояние запрещенной зоны Eg и чем больше Т.

Для п/п-ка n-типа n₀>>p₀. Тогда

Отношение определяется степенью легирования п/п-ка. Для п/п-ка р – типа:

16. Фотопроводимость полупроводников. Эффект Дембера

Рассмотрим зонную энергетическую диаграмму п/п при облучении его светом (т.е. при генерации)

1- Проводимость растет (это собственная полупроводимость)

2,3- примесная фотопроводимость при этом:

В общем случае электропроводимость

Рассмотрим от чего будет зависеть ∆n

Из уравнения непрерывности

Фототок (по закону Ома)

При τ/t >1 ток становится больше ,иначе- меньше.

Явление фотопроводимости используется в фоторезисторах – это пластина п/п с определенной Е_д ,чтобы быть чувствительным к определенным

длинам волн. В нем используется собств. полупроводимость

Эффект Дембера

Он возникает в п.п при облучении его светом с

В п.п. происходит генерация эл.-дыр. пар. Они диф-ют в неосвещенных областях полупроводника

Возникает разделение зарядов. Возникает эл. поле которое замедляет движение электронов и ускоряет дырки.

В равновесии (I=0) между гранями п.п возникает напряжение

Считаем ,что происходит биполярная генерация т.е. ∆n=∆p

Из выражения видно, что при b =1 эффект Дембера не возникает (Е_Д=0). Найдем разность потенциалов

Считается, что на расстоянии 3L процесс диффузии уже прекращается (L-диффузионная длина

На глубине 3L считаем, что все диф-ие заряды релаксировали.