Носителей заряда инжекция

Накачки скорость 52, 53, 233 Носителей заряда инжекция 87 [c.363]

В полупроводниковых лазерах наиболее распространенным методом создания инверсной населенности является инжекция неравновесных носителей заряда через р-/г-переход. Электронно-дырочный переход (р-п) — это переходная область, с одной стороны которой полупроводник имеет дырочную (р) проводимость, а с другой — электронную п). Необходимо отметить, что речь идет об одном образце, а не о контакте между двумя образцами р- и rt-типа. [c.317]

Для создания инверсии в полупроводниках используют четыре типа возбуждения инжекцию носителей заряда, электронную накачку, ударную ионизацию (лавинный пробой) и оптическую накачку. Наибольшую эффективность имеют два первых типа накачки, которые и получили самое широкое распространение. [c.946]

Для того чтобы ширина активной области лазера была сравнима с толщиной гетероперехода или не силь но превышала ее, применяют ограничение носителей и излучения в плоскости гетероперехода. Лазеры такой конфигурации называют полосковыми. В простейшем полосковом лазере инжекция носителей заряда производится через полосковый контакт при этом осуществляется только электронное ограничение. В более сложных структурах боковому ограничению подвергаются и распределение носителей, и излучение лазера. Методы ограничения носителей сходны с темн, которые применяются для ограничения носителей и излучения в направлении, перпендикулярном плоскости лазера, т. е. р—п- [c.947]

Из (10.16) видно, что если время жизни носителей заряда не изменяется с уровнем инжекции, то ток через диэлектрическую пленку пропорционален (кривая /, рис. 10.8, б). В тех случаях, когда время жизни носителей существенно зависит от уровня инжекции их в пленку, зависимость / Р нарушается. При этом, если время жизни т уменьшается с ростом концентрации инжектированных носителей п, ток с напряжением меняется медленнее, чем Р (кривая 2, рис. 10.8, б) если т увеличивается с ростом п, то 7 растет быстрее, чем Р. В последнем случае если время жизни растет с током достаточно быстро, то на ВАХ структуры может появиться участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, а сама ВАХ приобретает S-образный вид (кривая 3 на рис. 10.8, б). [c.282]

Создание тонкопленочных приборов требует довольно высокого уровня технологии изготовления тонких диэлектрических, полупроводниковых и металлических слоев с контролируемыми свойствами. Однако возможности,, открываемые тонкопленочной электроникой, могут окупить затраты на совершенствование технологии. Одним нз наиболее привлекательных свойств тонкопленочных приборов является их быстродействие. Лишь при двойной инжекции в диэлектрик время установления тока определяется временем жизни носителей заряда. Во всех остальных структурах ток следует практически безынерционно за изменением напряженности в диэлектрической плен ке. Поэтому постоянные времени тонкопленочных приборов могут быть сделаны достаточно малыми, чтобы они работали на весьма высоких частотах — в области СВЧ и даже на миллиметровых длинах волн. [c.285]

На основе легированного теллуром фосфида галлия п-типа проводимости получены р — п переходы при диффузии цинка из газовой фазы. При прямом смещении в таких переходах наблюдалась электролюминесценция, обусловленная инжекцией неосновных носителей заряда в область р — п перехода и последующей рекомбинацией их через примесные центры. Излучение обнаруживалось при плотности тока порядка 0,5 ма ммР и напряжении около 1,5 в. Максимум излучения находится в области длин волн 7400—7500 А и незначительно смещается в сторону коротких волн с увеличением плотности тока. [c.50]

ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР— наиб, распространённая разновидность полупроводникового лазера, отличающаяся использованием инжекции носителей заряда через нелинейный электрич. контакт (р — п-переходу [c.147]

Принципы работы. Обычно при работе Т, б, к эмиттер-ному переходу приложено напряжение в прямом направлении (-(-на /)-эмиттере), а к коллекторному — в обратном направлении (—на р-коллекторе). В отсутствие внеш. напряжения на границе р- и -областей существует, как известно, потенц. барьер, мешающий дыркам переходить из р-в п-область, а электронам — из - в р-область. Если к р — я-структуре приложено прямое напряжение (рнс. 4, а), высота потенц. барьера понижается. При этом дырки из эмиттера инжектируются в базу (см. Инжекция носителей заряда), а электроны—из базы в эмиттер (рис. 4, б). В ши- [c.155]

НЕЛИНЕЙНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ИНЖЕКЦИИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА [c.46]

Резкое понижение электрического сопротивления диэлектрика на участке 4 (область отрицательного сопротивления ) иногда трактуется как электрический пробой. Такому представлению соответствует также повышение туннелирования в области контактов, поставляющих неравновесные носители заряда. Действительно, в диэлектрике в неустойчивой области не только проявляется ударная ионизация, повышающая концентрацию носителей заряда, но и наблюдается активизация фотопроцессов за счет интенсивной рекомбинации электронов и дырок. Однако в отличие от настоящего пробоя (см. 2.3), прн котором рост тока неограничен и происходит разрушение кристалла, рост тока в электроннодырочной плазме, образующейся за счет двойной инжекции, ограничен. Во-первых, росту тока препятствует рекомбинация электронов и дырок, которой способствуют определенные дефекты кристаллической решетки — центры рекомбинации. Во-вторых, рост тока в плазме все-таки ограничивается объемными зарядами, действие которых лишь частично нейтрализуется носителями заряда противоположного знака. [c.50]

Инжекция избыточных неосновных носителей заряда через р — -переход в примесный полупроводник обычно не нарушает нейтральности материала. [c.84]

Можно видеть, что при инжекции квазиуровни Ферми лежат ближе к соответствующим краям зон и смещены по отношению к равновесному уровню Ферми, и, кроме того, что для неосновных носителей заряда квазиуровень Ферми смещается сильнее, чем для основных носителей. [c.364]

При достаточно высоком уровне инжекции полная концентрация неосновных носителей заряда с менее легированной стороны становится сравнимой с концентрацией основных носителей. Допустим, что плоскость Ь соответствует менее легированной стороне, тогда при высоких уровнях инжекции имеем [c.370]

Уровни инжекции и квазиуровни Ферми. Для того, чтобы количественно охарактеризовать величину отклонения системы свободных носителей заряда от термодинамического равновесия, вводят уровни инжекции по основным и неосновным носителям. Не конкретизируя тип основных носителей, определим уровни инжекции по электронам и дыркам [c.30]

Если в объеме полупроводника отсутствует захват неравновесных носителей заряда на ловушки ("прилипание"), то из электронейтральности объема следует, что Дло = Д/ о и поэтому уровни инжекции по электронам и дыркам взаимосвязаны [c.30]

Уровни инжекции по основным и неосновным носителям заряда, а также сдвиги квазиуровней Ферми и и ир могут отличаться друг от друга очень сильно. Рассмотрим в качестве примера типичный для [c.31]

Наконец, в сильных полях возможно -увеличение кйнцентрации носителей заряда за счет инжекции электронов с металла электродов и ударной ионизации ускоренными электронами. Нелинейный рост плотности тока с ростом напряженности выражается формулой / = kE ехр (—р Е). где k н р — постоянные, характерные для данного жидкого диэлектрика. [c.143]

Существенным недостатком полупроводниковых лазеров является сильная зависимость их параметров от температуры. С повышением температуры, происходящим из-за разогрева диода значительным прямым током, изменяется ширина запрещенной зоны, что приводит к изменению спектрального состава излучения и смещению его максимума в сторону длинных волн.Но главное состоит в том, что с увеличением температуры резко растет пороговый ток /пор. так кяк при неизменном токе инжекции и, следовательно, при неизменной концентрации инжектированных носителей вблизи р — ft-перехода их распределение rio энергиям становится более размытым—увеличивается интервал энергий, по порядку равный йТ, в пределах которого распределяются свободные носители заряда в энергетических зонах. Так как коэффициент усиления света зависит от степени заполнения электронами и дырками состояний соответственно в зоне проводимости и в валентной зоне, то при том же уровне нн-жекции коэффициенты усиления падают с ростом температуры. Это означает, что для достижения порогового значения коэффициента усиления при повышенных температурах требуется больший пороговый ток /пор- Поэтому проблема отвода тепла or р — ft—перехода для полупроводниковых лазеров имеет первостепенное значение. [c.343]

Двойная (биполярная) инжекция осн. носителей возникает, когда электроны и дырки инжектируются с противоположных электродов и движутся навстречу. Т. к. они могут нейтрализовать друг друга, то ток ограничивается лишь рекомбинацией носителей заряда и обычно гораздо больше тока монополярной [c.148]

Инжекция неосновных носителей происходит при подаче прямого смещення на р — п-переход, гетеропереход или контакт металл — полупроводник вследствие уменьшения разности потенциалов на контакте. Инжектированные неосновные носители проникают в полупроводник на глубину, определяемую рекомбинацией она по порядку величины совпадает с диффузионной длиной в слабых внеш. нолях и с дрейфовой длиной (см. Дрейф носителей заряда) в сильных полях. Инжекция неосновных носителей лежит в основе действия полупроводникового диода, транзистора и др, полупроводниковых приборов. Изучение стационарных и переходных процессов И. н. з. позволяет исследовать подвижности носителей, а также определить концентрации, энергетич. положения и сечения захвата примесных центров в высокоомных полупроводниках и диэлектриках. Прохождение инжекционных токов является одним из механизмов переноса заряда в тонких диэлектрич. плёнках. [c.148]

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]

При протекании тока через контакт П. с металлом или др, П. неравновесные электроны и дырки заполняют цриконтактвую область, причём их кояцентрация зависит от величины тока, а толщина об.тасти, заполненной неравновесными носителями,— от длины, на к-рую они диффундируют за время жизни (см. Инжекция носителей заряда, Контактные явления в полупроводниках). [c.42]

Накачка. Важнейшим способом накачки в П. л. является инжекция избыточных носителей заряда через р — п-переход, гетеропереход или др. нелинейный электрич, контакт. На рис. 3 показан инжекц. лазер с активной полоской, вытянутой вдоль оси оитич. резонатора перпендикулярно двум плоскоиараллельным торцам лазера. Из-за сравнительно малых размеров излучающего пятна на торце инжекц. лазера испускаемое излучение сильно дифрагирует при выходе во внеш. среду и его направленность оказывается невысокой (угол расходимости лазерного пучка составляет 20 — 40 и обычно заметно различается во взаимно ортогональных плоскостях). [c.51]

СВЕРХИНЖЁКЦИЯ — явление, возникающее при инжекции неосновных носителей заряда в гетеропереходе, заключающееся в превышении концентрации неосновных носителей в материале, в к-рый происходит инжекция, по сравнению с концентрацией носителей в эмитте- [c.431]

СВЕТОДИОД — полупроводниковый диод, излучающий свет при пропускании тока через р — п-переход в прямом направлении. Физ. основу работы С. составляют процессы инжекции- неосновных носителей заряда в активную область р — л-структуры и излучат. рекощ5и-нации инжектиров. носителей (см. Рекомбинация носителей заряда). [c.465]

Наиб, перспективными с точки зрения улучгпения час-101НЫХ свойств являются структуры, в к-рых сочетаются свойства Т. б. и полевых транзисторов (ПТ). Как и в ПТ, работа таких транзисторов основывается на использовании носителей заряда только одного знака, однако принцип управления в таких приборах тот же, что и в Т. б. инжекция носителей в базу осуществляется понижением барьера на границе эмиттер—база. [c.157]

ЭКСТРАКЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЙДА (от лат. extra -tio—извлечение)—обеднение полупроводника (диэлектрика) носителями заряда благодаря их вытягиванию в контакт с металлом или др. полупроводником. Э. и. з.— явление, противоположное инжекции носителей заряда. 3. к. з. происходит, когда внеш. электрич. поле совпадает по направлению с полем приконтактного потенциального барьера, что приводит к увеличению его высоты и преоблада- [c.505]

Неравновесная электронно-дырочная плазма в полупроводниковых кристаллах образуется при инжекции через контакты носителей заряда (электронов проводимости и дырок), освещении и т. п. Одноврем, существование электронов и дырок в однородном полупроводнике возможно лишь при его возбуждении. После снятия возбуждения в течение т. н. времени жизни носителей т они рекомбинируют (аннигилируют), испустив фотон или отдав энергию кристаллич. решётке. Если т достаточно велико (в чистом Ge при низких темп-рах т IО— i 5 мкс), то даже при небольшом уровне возбуждения концентрация неравновесных электронов и дырок достаточна для того, чтобы куло-новское взаимодействие привело к образованию экситона. [c.556]

Как при монополярной, так и при биполярной инжекции носители заряда оказываются неравновесными и нарушают электронейтральность кристалла (равновесные носители, например тепловые, генерируются парами и нейтральность не нарушают). Вследствие нарушения электронейтральности в диэлектрике образуется пространственный (объемный) заряд, который частично захватывается дефектами-ловушками. В условиях существования пространственного заряда зависимость плотности тока от напряженности поля становится нелинейной (закон Ома нарушается). [c.47]

При инжекции электронов и дырок в диэлектрик закономерности оказываются сложнее, чем при эмиссии в вакуум. Во-первых, в кристаллах носители заряда взаимодействуют с колебаниями кристаллической решетки, вследствие чего происходит их рассеяние, а также возможен переход в низкоподвижное по-Л5фонное состояние. Во-вторых, дефекты кристаллической структуры, как -же упоминалось, могут захватывать часть носителей заряда и приводить к их локализации в кристалле. И наконец, в отличие от вакуумного диода в кристалле возможны двойная инжекция и взаимокомпенсация отрицательного и положительного объемных зарядов, а также рекомбинация электронов и дырок. [c.47]

На рис. 2.1. приводилась энергетическия диаграмма инжекционного контакта металл — диэлектрик. На практике реализация таких контактов может представлять сложную задачу. Однако получить эффективную инжекцию можно и при блокирующих контактах при условии достаточно высокой напряженности электрического поля и достаточно тонкого потенциального барьера на границе металл — диэлектрик, что обеспечивает возникновение туннелирования. Для повышения уровня инжекции применяется также подсветка диэлектрика через полупрозрачный электрод (т. е. для генерации неравновесных носителей заряда используется фотоэффект). Распространенным способом повышения интенсивности инжекции является использование металлического острия, вблизи которого на- [c.47]

При низких уровнях инжекции (участок 2) эффективная дрейфовая подвижность электронов (дырок) понижена вследствие того, что в окрестности структурных дефектов пропс.ходят. микропроцессы захвата н освобождения электронов ловушками ( прилипание ). Это торможение на ловушках снижает подвижность носителей заряда и уровень ТОПЗ по сравнению с бездефектными кристаллами. При напряжении U>U2 все ловушки оказываются заполненными и ток ступенчато повышается (участок 3) за счет тех инжектируемых носителей заряда, которые не тормозятся на ловушках. Поэтому по величине опреде- [c.48]

Биполярная инжекция характеризуется еще более сложными вольт-аыперны-ми характеристиками, чем монополярная. Один из типичных случаев такой характеристики приводится иа рис. 2.3,6. Предполагается, что диэлектрик содержит только один тип неглубоких уровней. Линейный участок, где выполняется закон Ома, на рис. 2.3,6 не показан. На участке 2 роль ловушек, как и в случав монополярной инжекции, сводится к понижению подвижности носителей заряда. [c.50]

Таким образом, двойная инжекция создает в диэлектрике или широкозонном полупроводнике уникальный случай частичного пробоя , который не приводит к необратимому разрушению кристалла и развитием которого можно управлять с помощью изменения напряжения (или электрических параметров цепи с диэлектриком). Область неустойчивости, или отрицательного сопротивления, хграктерная для приборов с двойной инжекциен, используется для разработка различных приборов электронной техники переключающих устройств, генераторов и др. Эффект излучения света, возникающий при рекомбинации неравновесных носителей заряда, положен в основу работы ннжекционных лазеров на широкозонных полупроводниках (которые прозрачны в оптической длинноволновой части и ближнем ИК-Днапазоне частот). [c.50]

Здесь 8 — диэлектричесжая проницаемость т — время жизни носителей заряда а — параметр данного кристалла Ип и Up—подвижности электронов н дырок. По величине Uk можно определить концентрацию уровней рекомбинации. Интересно отметить, что в случае двойной ннжвкцин зависимость тока от расстоя-яня между электродами становится еще более сильной, чем при монополярной Очевидна необходимость изготовления весьма тонких образцов диэлектриков и полупроводников и соответственно совершенствования тонкопленочной технологии. Биполярная инжекция может приводить и ко многим других вариантам вольт-амперных характеристик, отличающимся от приведенной на рис. 2.3,6. На особенности зависимости j(U) влияют глубина залегания уровней прилипания электронов и дырок, подвижность носителей заряда, а также эффективность их рекомбинации. Очень большое значение имеют также качество и характер инжектирующих контактов. [c.51]

Рис. 2.20. Накачка полупроводникового лазера а —светом или облучением электронами (/ — излучение накачки 2 — излученный свет 3 — полупроводниковый лазер 4 — возбужденнный слой) б — путем инжекции носителей заряда (/ — ток инжекции 2 — возбужденный слой 3 — кристалл полупроводника 4 — электроды)..

ЛИШЬ при применении третьего метода возбуждения, т. е. при накачке посредством инжещии носителей заряда. Используется полупроводниковый диод, имеющий р, п-переход. При достаточно высоком легировании высота образующегося на границе перехода потенциального барьера может стать больше ширины запрещенной зоны (рис. 2.21, а) тогда в п-области уровень Ферми находится в зоне проводимости, а в р-области — в валентной зоне. При приложении к полупроводниковому диоду напряжения и носители заряда, проходя через р, п-переход, должны преодолеть дополнительный энергетический барьер eU это означает, что энергии уровней Ферми в обеих областях различаются на величину eU. В зависимости от знака приложенной к переходу разности потенциалов высота потенциального барьера у перехода может уменьшаться или увеличиваться. На рис. 2.21, б показано действие прямого напряжения, вызывающее уменьшение высоты потенциального барьера. Происходит усиленное проникновение электронов и дырок через переходный слой, т. е. имеет место инжекция носителей заряда. Предположим, что выравнивание населенностей между зоной проводимости и валентной зоной через межзонные процессы релаксации происходит медленнее, чем идет пополнение носителями заряда. Тогда неравновесная электронная населенность в переходном слое должна опять характеризоваться квазиуров- [c.87]

Кроме того, вообще говоря, сильная инжекция не может быть независимой от поля, так как это отвечало бы нереальному условию 1е = — bih, где Ь = ielv h- По этой причине в случае преимущественно диффузионного потока неосновные носители заряда диффундируют так, как если бы они одни присутствовали в системе, в то время как основные носители только обеспечивают зарядный фон, необходимый для нейтральности. [c.372]

Во всех устройствах и приборах, где ЭНП выполняет функции электрической изоляции, она работает в достаточно сильных полях, напряженность которых приближается к Enf тех же диэлектриков в толстых слоях. В этих условиях через ЭНП протекают токи, значительно большие, чем те, которые можно ожидать, учитывая лишь объемную проводимость массивных образцов. В большинстве случаев концентрация в тонких пленках носителей заряда будет определяться инжекцией их из электродов или возбуждением с различных примесных уровней. Механизмы электропроводности будут различны в зависимости от характера контакта электрод — пленка и от степени чистоты материала ЭНП. Можно яэ-эвать наиболее часто наблюдаемые механизмы эффекты Шотки и Пуля — Френкеля, токи, ограниченные объемным зарядом (ТООЗ) перескоки электронов по локальным уровням в запрещенной зоне аморфных пленок ( прыжковая проводимость). Законы изменения токов, определяемых этими механизмами, будут весьма различны. [c.259]

Работа полупроводникового люминофора происходит следующим образом. Внешний источник, сообщая атому энергию W > AW, переводит электрон из валентной зоны в зону проводимости ), откуда часть электронов переходит на уровень ловушки (2), где может находиться длительное время. Далее возможна рекомбинация — воссоединение захваченного электрона с дыркой (5) — или возвращение электрона под действием теплового движения в зону проводимости [4) с переходом (5) в валентную зону. Переходы 3 и 5 сопровождаются излучением кванта света hf. В некоторых полупроводниках люминесценция обусловлена межпримесной рекомбинацией — переходом электрона от донора к акцептору. В электролюминофорах излучение происходит в результате рекомбинации носителей заряда при инжекции электронов из п- в р-область. [c.254]

Лазер (оптический квантовый генератор) - устройство, преобразующее различные виды энергии (электрическую, световую, химическую, тепловую и Т.Д.) в энергию когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона. Действие лазера основано на использовании индуцированного излучения света системой возбужденных атомов, ионов, молекул или других частиц вещества активной средой), помещенной в оптический резонатор. Такое усиление возможно, если активная среда находится в состоянии так называемой инверсии населенностей, когда равновесное распределение частиц (электронов, атомов, ионов, молекул и др.) активной среды по уровням энергии нарущается и число частиц на возбужденном энергетическом уровне превьшает число частиц на ниже расположенном уровне. Для создания и поддержания в активной среде инверсии населенностей применяются различные методы возбуждения (накачка), зависящие от структуры активной среды. Накачка может осуществляться под действием света оптическая накачка), пучка электронов, сильного электрического поля, в газовом разряде, в результате химических реакций, инжекции неравновесных носителей заряда инжекционная накачка), посредством пространственной сортировки молекул (в молекулярных генераторах) и другими методами. [c.510]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...