WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Рекомбінація електронів та дірок. Час життя нерівноважних носіїв заряду - Реферат

Рекомбінація електронів та дірок. Час життя нерівноважних носіїв заряду - Реферат

Реферат на тему:

Рекомбінація електронів та дірок. Час життя нерівноважних носіїв заряду

Взаємодія електрона та дірки може викликати їх рекомбінацію, в результаті якої електрон повертається в валентну зону, а енергія, яка витрачена на перекидання електрона з валентної зони в зону провідності, виділяється у виді випромінення чи тепла. Якщо напівпровідник знаходиться в рівноважних умовах, то кількість носіїв заряду, що виникають в ньому в результаті теплової генерації, дорівнює кількості носіїв, які зникають у результаті рекомбінації і равноважна концентрація носіїв не змінюється. Відповідне кінетичне рівняння, яке характеризує зміну концентрації носіїв заряду, можна записати в натупному виді:

(21)

де G та U - відповідно, швидкість генерації та швидкість рекомбінації, n - концентрація електронів в даний момент часу, n0 - рівноважна концентрація електронів, G - генераційний член (кількічть електронів, які генеруються в одиниці об'єму за одиницю часу), τn - характеристичний час життя, Δn - надлишкова над рівноважною концентрація носіїв заряду. Розв'язок цього рівняння носить вид:

(22)

де A залежить від початкових умов. Аналогічні співвідношення можна записати і для дірок:

(23)

У відповідності до (22, 23) константи τn та τp (час життя електронів та дірок) можна визначити як час, на протязі якого концентрація нерівноважних (надлишкових) носіїв заряду зменшується в e разів. Оскільки ми говоримо про надлишкові, то час вимірюється після зняття збудження. Таким чином, час життя характеризує тривалість перебування в дозволеній зоні нерівноважних носіїв заряду.

Існує декілька механізмів рекомбінації, часто говорять, каналsв. Eсі ці канали працюють паралельно, ому існує деякий ефективний час життя, для якого, враховуючи, що усі канали рекомбінації незалежні, можна записати:

(24)

де τef - ефективний час життя електронів (чи дірок), τi - час життя, який характеризує i-й канал. Як видно з (22), якщо швидкости рекомбінації різними каналами значно відрізняються, то ефективний час життя буде визначатись тим каналом, для якого час життя мінімальний.

На рис. 12 показані дві можливі схеми рекомбінації. Ліва схема відповідає випадкові, коли вільні електрон та дірка безпосередньо рекомбінують, зіштовхуючись один з одною, це, так званна, міжзонна рекомбінація. Вона домінує в тому випадку, коли концентрації вільних електронів та дірок є великими, что існує в вузькозонних матеріалах. У таких матеріалах як Ge, Si, GaAs домінує рекомбінація через проміжний рівень пастки (права схема на рис.12).

При рекомбінації через проміжний рівень пастка спочатку захоплює носій одного знаку, припустимо електрон (1), і заряджується від'ємно (2). Потім вона захоплює носій іншого знаку - дірку (3), яка рекомбінує з локалізованним електроном та переводить пастку знову в нейтральний стан (4).

(а)(б)Рис. 12. Схеми рекомбінації електронів та дірок: міжзонна (а) та черезрекомбінаційний рівень пастки (б).

Таким чином, перехыд електрона з зони провіднмості в валентну зону відбувається в два етапи: I - із зони провідності на рекомбінаційний рівень, II - з рекомбінаційного рівня в валентну зону (див. верхній рисунок).

На рисунку 13 показані можливі процеси при взаємодії носіїв із дозволених зон з пастками: захоплення електрона (1) з наступною його рекомбінацією (2), захоплення дірки (3) з наступною її рекомбінацією (4), емісія захопленого електрона (5), емісія захопленої дірки (6).

Рис. 13. Можливі процеси при взаємодії носіїв дозволених зон с пастками.

Після того, як носій бул захоплений пасткою, для нього існує дві можливості: бути викиненим назад в зону, з якої він прийшол, прорекомбінувати з діркою, яка захоплюється заряжженою пасткою. Якщо процес емісії переважає процес рекомбінації, то такі рівні працюють як рівні прилипання. Після того, як носій деякий час знаходився в локалізованому стані, він знову стає вільним і може приймати участь в перенесенні заряду і, відповідно, електропровідності. У другому випадку носій рекомбінує і в процеса перенесення заряду більше участі не приймає.

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве