Диффузия и рекомбинация зарядов в базе
Пусть неосновные носители заряда в полупроводнике в равновесном состоянии имеют равновесные концентрации pn0 и np0. Основные носители заряда распределяются т.о., чтобы компенсировать заряд неосновных (т.е. накапливаются там же, где неосновные). Процесс, связанный с движением и рекомбинацией неосновных носителей, происходит во времени и пространстве:
(2.20)
Диффузионная длина Lд ¾ это расстояние от границы p-n-перехода, на котором избыточная концентрация носителей заряда, введенных тем или иным способом в полупроводник, уменьшается в е раз.
Время жизни t пары электрон-дырка ¾ это время, за которое носители заряда пройдут расстояние, равное диффузионной длине.
Диффузионная длина и время жизни связаны между собой соотношением:
Lд = , (2.21)
где D ¾ коэффициент диффузии (плотность потоков носителей заряда при единичном градиенте их концентрации).
Время жизни
При объединении электрона с дыркой существенную роль играют центры рекомбинации, которым соответствуют разрешенные энергетические уровни, расположенные в глубине запрещенной зоны и способные захватить электроны ¾ уровни ловушек (рис.2.11.). Центрами рекомбинации могут быть дефекты кристаллической решетки, атомы примесей. При участии ловушек процесс рекомбинации происходит в две стадии: электрон из зоны проводимости вначале переходит на уровень ловушки, а затем ¾ в валентную зону или возвращается назад в зону проводимости. Такой процесс более вероятен, чем непосредственная рекомбинация. Многоступенчатость процесса рекомбинации сокращает время жизни в несколько раз.
Время жизни пары электрон-дырка зависит от концентрации примесей, температуры и наличия центров рекомбинации. Для повышения интенсивности рекомбинационных процессов (уменьшения времени жизни) в примесные полупроводники вводят в небольшом количестве золото или никель, которые представляют собой исключительно активные центры рекомбинации. В полупроводнике n-типа с ростом температуры все больше электронов попадает с уровней ловушек в зону проводимости, следовательно, время жизни растет. В полупроводнике р-типа с ростом температуры увеличивается число электронов, перешедших из валентной зоны на уровни ловушек, следовательно, время жизни растет.
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 1438;