Генерация носителей заряда

Концентрации носителей Па и ра называют равновесными они устанавливаются при наличии термодинамического равновесия. В таком полупроводнике скорость тепловой генерации носителей заряда (генерации за счет теплового возбуждения) равна скорости их рекомбинации. Поэтому По и ро остаются постоянными при неизменной температуре. В собственном беспримесном полупроводнике Па=Ро, носители генерируются и рекомбинируют парами. В примесных полупроводниках с донорными примесями (п-полупроводниках) По>ро, а в полупроводниках с акцепторными примесями (р-полупроводниках) п <ро, здесь наряду с парными процессами происходят также одиночные процессы генерации и рекомбинации носителей. Определяемая выражением (7.3.1) проводимость Оо называется равновесной. Она обусловливает электрический ток, возникающий в неосвещенном полупроводнике при приложении к нему раз-и сти потенциалов (так называемый темповой ток). [c.174]

На рис. 7,12 показана зависимость т)(А.со) для беспримесного германия. Когда энергия фотона, возрастая, достигает ширины запрещенной зоны, начинается генерация носителей заряда. Достаточно быстро величина т] достигает значения, близкого к единице. Когда энергия фотона в 2— [c.176]

После окончания освещения образца электроны переходят на более низкие энергетические уровни — примесные или в валентную зону. При непрерывном освещении полупроводника устанавливается динамическое равновесие между образующимися дополнительными (неравновесными) носителями и уходящими на нижние уровни, т. е. устанавливается динамическое равновесие между процессами генерации носителей заряда и рекомбинацией их. [c.276]

Генерация носителей заряда в полупроводнике, создающая избыточную концентрацию их, может быть вызвана не только светом, [c.248]

ГЕНЕРАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА в полупроводниках — появление электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Г. в. з. происходит под действием теплового движения атомов кри- [c.435]

Для считывания через модулятор пропускают пучок света с длиной волны 630 нм, который при прохождении сквозь кристалл оказывается промодулированным по фазе. Поскольку чувствительность кристалла на этой длине волны в 10 раз меньше, чем на длине волсы 420 нм, то генерацией носителей заряда при считывании можно пренебречь и считать, что изображение при счи- [c.150]

Генерация носителей заряда при лавинном умножении отражена в уравнениях переноса посредством скорости генерации G [c.461]

Свет 1) Пропускание света выше определённой частоты 2) Генерация носителей заряда под действием света Оптич. фильтр Полупроводниковый лазер с оптич. накачкой 0 [c.568]

Одновременно с процессом образования свободных носителей генерацией) идет процесс их исчезновения рекомбинации). Часть электронов возвращается из зоны проводимости в валентную зону и заполняет разорванные связи (дырки). При данной температуре за счет действия двух конкурирующих процессов генерации и рекомбинации в полупроводнике устанавливается некоторая равновесная концентрация носителей заряда. Так, например, при комнатной температуре концентрация свободных электронов и дырок составляет в кремнии примерно 10 ° см 3, в германии приблизительно Ю з см-з. [c.242]

Рис. 3.4. Генерация (1) и рекомбинация (2) носителей заряда в полупроводнике

Воздействие света, электрического поля и других факторов может привести к появлению дополнительных, избыточных по отношению к равновесным, концентраций свободных носителей, их называют неравновесными носителями заряда. При неизменной интенсивности внешнего фактора в полупроводнике устанавливается стационарное состояние, при котором скорости генерации и рекомбинации носителей заряда равны. В этих условиях концентрации избыточных носителей заряда равны г п = п - пд к Ар — р - ро, где пир- постоянные концентрации электронов и дырок при наличии внешнего фактора пд а рд - то же, в отсутствие внешнего фактора, т. е. равновесные концентрации. Если в полупроводнике нет объемного заряда, то выполняется условие его электрической нейтральности [c.64]

После прекращения воздействия внешнего фактора, вызывающего генерацию избыточных носителей заряда, их концентрации из-за рекомбинации быстро уменьшаются и достигают равновесных значений. Скорость, с которой протекает рекомбинация, определяется временем жизни неравновесных носителей заряда т. [c.65]

Освещение полупроводника светом не приводит к бесконечному росту концентрации неравновесных носителей заряда, так как по мере роста концентрации свободных носителей и числа свободных мест на примесных уровнях растет вероятность рекомбинации. Наступает момент, когда рекомбинация уравновесит процесс генерации свободных носителей. Избыточная (неравновесная) удельная проводимость, равная разности удельных электрических проводимостей полупроводника при освещении у и в отсутствие освещения уо, называется удельной фотопроводимостью уф [c.70]

При нагреве р-п-перехода в области пространственного заряда под действием тепла происходит тепловая генерация пары носителей заряда - электрона и дырки. Электрическим полем р-п- [c.74]

В ряде случаев концентрация свободных носителей заряда может достигать очень больших значений. Это обычно может происходить, например, при воздействии ионизирующих излучений рентгеновских и гамма-лучей, потоков нейтронов и т.п. Заряженные ионы, так же,как и окружающие их не имеющие электрического заряда молекулы газа, совершают беспорядочные тепловые движения, и вследствие диффузии происходит выравнивание концентрации ионов в газе. При встрече положительных и отрицательных ионов происходит их рекомбинация. В стационарном случае, когда число ионов не изменяется с течением времени, между процессами генерации и рекомбинации заряженных частиц устанавливается динамическое равновесие. [c.102]

Понятие о неравновесных носителях. При температуре, отличной от абсолютного нуля, в полупроводнике происходит тепловое возбуждение генерация) свободных носителей заряда. Если бы этот процесс был единственным, то концентрация носителей непрерывно возрастала бы с течением времени. Однако вместе с процессом генерации возникает процесс рекомбинации электроны, перешедшие в зону проводимости или на акцепторные уровни, вновь возвращаются в валентную зону или на донорные уровни, что приводит к уменьшению концентрации свободных носителей заряда. Динамическое равновесие между этими процессами при любой температуре приводит к установлению равновесной концентрации носителей, описываемой формулами (6.7) и (6.8). Такие носители называются равновесными. [c.171]

Следует указать, что область применения уравнения ВАХ (8.46) ограничивается для прямых смещений напряжениями, при которых еще существует потенциальный барьер перехода (qV < фо) н его сопротивление много больше сопротивления п- и р-областей полупроводника. Для обратных смещений это уравнение выполняется до напряжений, меньших пробивных. Кроме того, при выводе этого уравнения мы пренебрегали тепловой генерацией и рекомбинацией носителей заряда в самом слое объемного заряда, считая era узким. Наконец, при практическом использовании выражения (8.46) надо помнить, что температура Т, входящая в это выражение, представляет собой температуру р—п-перехода, которая в процессе его работы может существенно отличаться от температуры окружающей среды. [c.228]

L < 0,5 мкм важную роль играют т. н. б а л л и с-тич. эффекты (движение носителей заряда без столкновений на длине канала), за счёт к-рых величина маке возрастает до (4—6)-10 см/с. Предельная частота генерации П. т. превосходит 200 ГГц. Предельно малое время переключения П. т. 5пс. [c.9]

Атомы в кристаллической решетке кремния и ряда других полупроводников связаны друг с другом за счет обменных сил, возникающих в результате попарного объединения валентных электронов соседних атомов, при этом каждый из атомов остается электрически нейтральным. Такая связь называется ковалентной. Повышение температуры вызывает колебательное движение атомов кристаллической решетки. В результате ковалентные связи между атомами могут разрываться, что приводит к образованию пары носителей заряда свободного электрона и незаполненной связи - дырки - вблизи того атома, от которого оторвался электрон. Процесс образования электронно-дырочнь1х пар называется генерацией носителей заряда Если этот процесс происходит под воздейст-вие.м теплоты, то его называют термогенерацией. [c.49]

Носители заряда разогреваются не только пост, током, но также при поглощении ими эл.- магн. излучения, Возникающее при этом изменение электропроводности полупроводника представляет собой один из механизмов фотопроводимости ir используется для создания чувствительных приёмников излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Г. э. возникают также при генерации носителей заряда светом с энергией фотонов Доз, превышающей ширину запрещённой зоны g на величину, значительно б6льн1ую а также (в случае примесных полупроводников) светом с энергией фотонов, существенно превышающей энергию ионизации примесных центров (фоторазогрев). Часть фотоэлектронов, создаваемых в полупроводнике р-типа светом с рекомбинирует с дырками [c.520]

Изображения можно записывать, как проецируя изображение на кристалл, так и сканируя сфокусированным световым пучком, модулированным по интенсивности. Запись изображений проводят синим светом с —420 нм, а считывание —красным с А,=630 нм. При экспонировании кристалла в засвеченных участках происходит генерация носителей заряда, которые дрейфуют, к электродам под действием приложенного электрического поля, и попадая в диэлектрик, захватываются ловушками. В результате электрическое поле на засвеченных участках внутри кристалла из-за компенсац ш зарядов на электродах зарядами на ловушках оказывается много меньше поля на незасвеченных участках, где компенсации зарядов не происходит. После экспонирования напряжение снимается, а электроды закорачиваются. При этом поле внутри кристалла в незасвеченных участках становится равным нулю, а в засвеченных участках приобретает значение, соответствующее связанному на ловушках заряду, т. е. пропорционально локальной освещенности данного участка кристалла. [c.150]

Квазиравновесие в ОПЗ. Основное уравнение. При aнaJ изe неравновесных процессов в приповерхностных слоях часто приходится сталкиваться с поверхностной генерацией носителей заряда. Например, при освещении полупроводника в полосе собственного поглощения электронно-дырочные пары генерируются в слое толщиной / о 0,01-0,1 мкм и затем диффундируют вглубь кристалла на длину , где О — коэффициент амбиполярной диффузии, [c.29]

Было принято, что источники теплового шума и шума усилителя имеют гауссовские распределения амплитуд. Это позволяет выразить общий эффект от ряда независимых и некоррелированных источников шума в виде суммы средних квадратов амплитуд каждого из них. Влияние дробоюго шума было учтено аналогичным образом. Как было показано в 15.2. дробовый шум подчиняется пуассоновской статистике. Амплитудное распределение умноженного дробового шума на выходе лавинного фотодиода будет зависеть, кроме того, от статистик процессов генерации носителей заряда при лавинном умножении, которые не достаточно исследованы теоретически. Как указывалось в гл. 14, оправданием такого сложения различных источников шума служит тот факт, что при достаточно большом числе случайных ве тичин, что имеет место в нашем случае, все распределения приближаются к гауссовскому относительно.своего среднего значения. Следовательно, полученное таким образом суммарное среднеквадратическое значение шума представляет собой приемлемое приближение. Однако при определении вероятностей ошибок имеем дело с хвостами функций распределения и важно помнить, что простое предположение об аппроксимации распределений всех шумов гауссовой функцией может привести к значительным ошибкам. Тем не менее и далее будем использовать эту аппроксимацию [c.384]

В гл. 1 был рассмотрен / -я-переход, в области объемного заряда которого не происходит ни генерации носителей заряда, ни их рекомбинации. Рекомбинационно-ге-нерационные процессы рассматривались только в базовой области вентиля. При этом предполагалось, что тепловая генерация носителей заряда происходит за счет непосредственного перехода электрона из валентных связей в свободное состояние, а рекомбинация — за счет возвращения электрона в валентные связи. Как уже говорилось, рекомбинационно-генерационные процессы могут осуществляться с помощью примесных атомов. Возбужденный электрон в таком случае переходит сначала из валентной связи на такой атом, а затем с этого атома в свободное состояние. Аналогичным образом происходит рекомбинация. Такие рекомбинационно-генерационные центры называются центрами захвата или ловушками . В кристалле полупроводника может быть несколько типов таких центров, соответствующих различным энергиям ионизации. Для упрощения рассмотрим идеализо-ванную модель р- -нерехода, в котором имеются центры захвата только одного типа, лежащие на одном энергетическом уровне. Такие центры могут захватывать электроны из валентных связей, что приводит к появлению дырки, и отдавать обратно захваченные электроны, что приводит к исчезновению дырки. Захваченные электроны могут переходить в свободное состояние, что приводит к появлению свободного электрона, и свободные электроны могут возвращаться в центр захвата, т. е. происходит исчезновение свободного электрона. В базовой области вентиля, где нет электрического поля, все четыре процесса находятся в состоянии термодинамического равновесия. Количество электронов и дырок в свободном со- [c.47]

Диод лавык о-про 1е/и ый — полупроводниковый диод, работающий в режиме лавинного размножения носителей зарядов при обратном смещении электрического перехода хотя его статическая характеристика не имеет участка, соответствующего отрицательному дифференциальному сопротивлению, однако в этом режиме сопротивление в узкой области диапазона СВЧ может стать отрицательным применяется для генерации колебаний в этой области частотного диапазона [9]. [c.142]

В полупроводниковых лазерах, в отличие от лазеров на примесных кристаллах, активным веществом служит сама кристаллическая матрица полупроводника, а примеси лишь служат источником носителей заряда электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. При создании с помощью накачки избыточного (по сравнению с равновесным) числа электронов и дырок позможно возвращение к состоянию равновесия посредством оптического межзонного перехода — фоторекомбинации. Вероятность фоторекомбинации велика лишь для прямозонных полупроводников, таких, у которых максимум энергии.в валентной зоне и минимум энергии в зоне проводимости соответствуют одному и тому же значению квазиимпульса. По этой причине все полупроводники, на которых получена генерация, являются прямозонными. Перечислим важнейшие свойства полупроводниковых лазеров [c.946]

Электроны и дырки, обр.ззовасшиеся б результате термогекерации, совершают хаотическое движение в полупроводниковом кристалле в течение некоторого времени, называемого временем жизни, после чего свободный электрон заполняет незаполненную связь, становится связанным, при этом исчезает пара носителей заряда - свободный электрон и дырка. Этот процесс называется рекомбинацией. На энергетической диаграмме (рис. 3.4) генерация электроннодырочной пары отображена-переходом 1, рекомбинация - переходом 2. Таким образом, при температуре ТфО К в свободной зоне оказывается некоторое количество электронов, частично заполняющих ее. [c.49]

Если к р-п-структуре приложить внешнее напряжение плюсом на. п-область и минусом на р-область, то высота потенциального барьера увеличится (рис. 3 17, д) и ток через р-п-перехоп, если не учитывать генерацию свободных носи-гелей. заряда в нем, будет определяться током неосновных носителей, величина которого не зависит от высоты потенциального барьера. Обозначим его через /,. Ток, протекающий через р-п-переход при указанной полярности внешнего напряжения, называют обратным током. При смене полярности внешнего напряжения высота потенциального барьера для основных носителей заряда уменьшится (рис. 3.17, г). При внешнем напряжении, равном 17, с учетом того, что практически все напряжение падает на обедненном слое, количество основных носителей заряда, которые могут преодолеть потенциальный барьер, увеличится в раз. Ток неосновных носителей заряда останется тем же. Пол- [c.68]

Эффект Эттингсгаузена сопутствует эффекту Холла и состоит в том, что при пропускании тока через проводник, помещенный в поперечное магнитное поле (рис. 9.7), в направлении, перпендикулярном магнитному полю и току, возникает градиент температуры. Наибольшую величину этот эффект имеет в собственных полупроводниках. Как было показано в предыдущем параграфе, в таких полупроводниках электроны и дырки отклоняются магнитным полем в одну и ту же сторону (к грани С на рис. 9.7). Вследствие этого на одной грани образца концентрация электронов и дырок оказывается выше равновесной и там рекомбинация превалирует над тепловой генерацией носителей, а на другой грани (на грани D рис. 9,7), наоборот, концентрация носителей заряда ниже равновесной и там тепловая генерация преобладает над рекомбинацией. Вследствие этого тепло расходуется на генерацию электронно-дырочных пар в одной части образца и выделяется в результате их рекомбинации в другой части этого образца и в нем возникает разность температур Ti — (рис. 9.7). [c.270]

Концентрация носителей заряда в электрич. поле изменяется из-за ударной генерации элск-тронио-дырочных пар или ударной ионизации примесных атомов, а также из-за изменения скорости рекомбинации носителей заряда или скорости их захвата примесными центрами. Обычно захват электронов происходит положит, ионами. При этом скорость захвата падает с ростом электрич. поля (разогрева) и концентрация электронов проводимости растёт. Если же примесные центры заряжены отрицательно, то электрон, чтобы оказаться захваченным, должен преодолеть энергетич. барьер. Поэтому с ростом электрич. поля и увеличением энергии Г. э. скорость захвата электронов растёт и концентрация их падает (эффект наблюдается в Ge и-типа с примесями Си и Ли). [c.520]

КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — область физики, охватывающая исследования методов усиления, генерации и преобразования частоты эл.-магн. колебаний и волн (в широком диапазоне длин волн, включающем радио- и оптич. диапазоны), основанных на вынужденном излучении или нелинейном взаимодействии излучения с веществом. Осн. роль в К. э. играют вынужденное испускание и положит, обратная связь. В обычных условиях вещество способно лии1ь поглощать или спонтанно (самопроизвольно и хаотически) испускать фотоны в соответствии с Больцмана распределением частиц вещества по уровням энергии. Вынужденное испускание при этом не существенно. Оно начинает играть роль лигнь при отклонении ансамбля микрочастиц от распределения Больцмана. Такое отклонение может быть достигнуто воздействием эл.-магн. поля, электронным ударом, неравновесным охлаждением, инжекцией носителей заряда через по-тенц. барьер в полупроводниках и т. п. В результате таких воздействий (накачки) поглощение эл.-магн. волн веществом уменьшается и при выравнивании населённостей на. энергетич. уровнях, подвергающихся действию накачки, интенсивности поглощения и вынужденного испускания сравниваются и взаимно гасятся. При этом эл.-магн. волна, частота к-рой резонансна но отношению к частоте перехода между этими, энергетич. уровнями, распространяется в веществе без поглощения. Такое состояние наз. н а-сыщением перехода. [c.319]

МЕЖЗОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ — переходы электронов из валентной зоны полупроводника в зону проводимости, сопровождающиеся образованием (генерацией) пары носителей заряда электрон проводимости — дырка обратные М. п. наз. рекомбинацией носителей заряда. Генерационные М. п. могут быть обусловлены тепловым возбуждением, воздействием эл,-магЕ. волн и т. д. Рекомбинационные М. п. могут быть спонтанными и вынужденными (см. Лолу проводники. Рекомбинация носителей заряда), МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. По природе, характерным внергиям и расстояниял близко к межатомному взаимодействию. Описывается теми же типами потенциалов взаимодействия, что и межатомное взаимодействие. М. в. наиб, существенно в нлот- [c.88]

Необходимые условия реализуются в области р — п-перехода, обеднённой носителями, где р на неск. порядков выше, чем вне перехода. Обычно толщина области р — п-перехода IV, обеднённая носителями заряда,— чувствит. область П. д.— ма.та ( 10" см). Практич. значения такой р — -переход не представляет, т. к. пробеги Л заряж. частиц, как правило, существенно больше II в области р — п-перехода выделяется малая часть энергии частицы. Для увеличения W на р — п-иереход подают обратное смещение С1, к-рое увеличивает размер обеднённой области в соответствии с соот-ыошепием IV = Ьу рС/, где Ь — константа, характеризующая полупроводник. Так, для п-31 Ь = 0,5, для р-8 Ь = 0,3, для п-Се Ь — 1, для р-Се Ь — = 0,65. При этом через р — п-переход течёт темновой ток разл. происхождения за счёт тепловой генерации электронов и дырок /ген = ёхр (—где — ширина запрещённой зоны в полупроводнике ток диффузии /диф за счёт неравномерной концентрации носителей. [c.48]

Генерация Р. д. в твердотельных материалах сопровождается изменением их свойств. Так изменяются форма и размеры облучённых образцов (радиац. распухание), причём анизотропный характер этих изменений зависит как от концентрации, так и от конфигурации Р. д. Изменяются механич. свойства твёрдых тел, что проявляется в увеличении предела текучести пластичных материалов, век-ром повышения модуля упругости, ускорении ползучести. Накопление Р. д. изменяет степень упорядоченности структуры сплавов и ускоряет фазовые переходы. Электропроводность облучённых тел изменяется прежде всего нз-за появления заряж. дефектов. Особенно сильно это проявляется в полупроводниках, где Р. д. не только выступают как центры рассеяния носителей заряда, но способны изменить концентрацию н природу осн. носителей заряда. Нейтральные дефекты также влияют на проводимость, т. к. являются центрами рассеяния носителей. Для оптич. свойств характерно появление новых областей поглощения в разл. спектральных областях (см. Центры окраски). Специфически влияет облучение на поверхность твёрдых тел, не только вызывая образование иных, не свойственных объёму дефектных структур, но и изменяя физ.-хим. свойства поверхности (напр., кинетику окисления и адсорбции). [c.204]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...