文档介绍：noneguilibrium carriers G-R(非平衡载流子的产生与复合)
Chapter 5 Noneguilibrium Carriers
(非平衡载流子)
如果在外界作用下,平衡条件破坏,偏离了热平衡的状态--非平衡状态。
外界作用
光照射半导体表面
对p-n结施加偏压
光注入
电注入
外界作用使半导体中产生非平衡载流子的过程叫非平衡载流子的注入(injection) 。
光照引起的附加光电导:
通过附加电导率测量可计算非平衡载流子。
excess carries (过剩载流子)
n型半导体:Δn=Δp《 n0,
p型半导体Δn=Δp《 p0
n型半导体:
n—Majority carriers(多数载流子)
Δn—非平衡多数载流子;
p — Minority carriers (少数载流子),
Δp—非平衡少数载流子。
非平衡少数载流子在器件中起着极其重要的作用。
外部条件拆除后,非平衡载流子逐渐消失,这一过程称为非平衡载流子的复合。
小注入
热平衡时:
导带电子增加,意味着EF更靠近EC。
外界作用
价带空穴增加,意味着EF更靠近EV。
. 非平衡载流子浓度的表达式
引入准费米能级:
非平衡态时,
. 非平衡载流子的衰减寿命
若外界条件撤除(如光照停止),经过一段时间后,系统才会恢复到原来的热平衡状态。有的非子生存时间长、有的短。非子的平均生存时间称为非子的寿命τ。
光照刚停止,复合>产生 n、p 复合复合=产生(恢复热平衡)
单位时间内非子被复合掉的可能性复合几率
单位时间、单位体积净复合消失的电子-空穴对(非子) 复合率
在小注入时,τ与ΔP无关,则
设t=0时, ΔP(t)= ΔP(0)= (ΔP)0, 那么C= (ΔP)0,于是
非平衡载流子的寿命主要与复合有关。
t=0时,光照停止,非子浓度的减少率为
. 非平衡载流子的复合机制
复合
直接复合(direct bination):导带电子与价带空穴直接复合.
间接复合(indirect bination):通过位于禁带中的杂质或缺陷能级的中间过渡。
表面复合(surface bination):在半导体表面发生的复合过程。
将能量给予其它载流子,增加它们的动能量。
从释放能量的方法分:
Radiative bination (辐射复合)
Non-radiative bination (非辐射复合)
Auger bination (俄歇复合)
1 direct/band-to-band bination(直接复合)
产生率G Generation rate:
单位时间和单位体积内所产生的电子-空穴对数
复合率R bination rate:
单位时间和单位体积内复合掉的电子-空穴对数