Уровни инжекции носителей заряд

Угловое распределение фотоэлектронных спектров 165 Удельная поверхность 228 Уровни инжекции носителей заряда 29-36, 94, 98-104, 110, 264, 273 [c.282]

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]

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]

Рассмотренные схемные модели получены в одномерном приближении и не учитывают многих эффектов, свойственных интегральным транзисторам. Для современных интегральных транзисторов характерна асимметричная структура. Транзисторы этого типа обладают следующими свойствами неоднородной областью базы (наличие градиента концентрации примесей в ней) вытеснением инжекции к периферии эмиттера пренебрежимо малым инверсным коэффициентом усиления существенно разной площадью эмиттерного и коллекторного переходов влиянием подложки на процессы в транзисторе работают при высоких уровнях инжекции, т. е. необходимо учитывать диффузию и дрейф носителей в базе. На рис. 6.5 показана схема протекания токов в интегральном п-р-я-тран-зисторе. Процессы носят выраженный двумерный характер. Отмеченные особенности приводят к появлению следующих эффектов, которые не учитывались в предыдущих моделях уменьшению коэффициента В с увеличением уровня инжекции зависимости коэффициента В от тока коллектора накоплению заряда в коллекторе при прямом смещении коллекторного перехода (фактор очень важен при моделировании режима насыщения транзистора) уменьшению Тэ и увеличению Тк при увеличении тока коллектора изменению крутизны статических вольт-амперных характеристик транзистора в режимах высоких уровней инжекции, т. е. при больших токах коллектора. Подходы к получению модели интегрального транзистора разработка оригинальных моделей, отражающих свойства интегрального транзистора модификация описанных выше схемных моделей. [c.136]

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]

Перезарядка ПЭС в результате освещения. Нарушение термодинамического равновесия сопровождается изменением концентраций не только свободных, но и локализованных на повер,хностных дефектах носителей заряда. Изменение заряда поверхности приводит к возникновению дополнительной разности потенциалов между поверхностью кристалла и объемом. Величина этой составляющей фотоэдс зависит от исходного изгиба зон, уровня инжекции неравновесных носителей заряда и параметров ПЭС. В отличие от фотоэдс ОПЗ, она может возникать и при плоских зонах. [c.33]

В соответствии с приведенными выше качественными соображениями знак фотоэдс ОПЗ противоположен знаку т.е. при освещении зоны разгибаются. При увеличении уровня инжекции фотоэдс ОПЗ стремится к предельному значению, равному начальному изгибу зон. На первый взгляд представляется привлекательной идея использования этого для определения поверхностного потенциала кристалла. Однако из (1.34) следует, что близкое к предельному значение фотоэдс ОПЗ будет достигнуто при уровнях инжекции по основным носителям заряда Ър 10 . Это возможно только при облучении кристалла мощным источником со всеми вытекающими отсюда осложнениями — разогревом, изменением объемных свойств и, возможно, деструкцией поверхности. [c.33]

Рис. 1.7. Зависимости фотоэдс от уровня инжекции по основным носителям заряда для р-кремния а) обогащение, любые X > 1 б) обеднение и инверсия, 10 — сплошные кривые, X = Ю — пунктирные кривые. Параметр кривых — исходный изгиб Зон. Штрих-пунктирные прямые — аппроксимации (1.35) и (1.36) для режимов сильного обогащения и сильной инверсии, соответственно

Эта формула пригодна для материалов как р-, так и -типа при необходимости величину 8р можно заменить на 5 = Рассчитанные в соответствии с (1.37) зависимости от уровня инжекции по основным носителям заряда при различных значениях исходного изгиба зон приведены на рис. 1.7. Расчеты выполнены для полупроводника /)-типа однако результаты можно использовать и для -полупроводника, если изменить знаки перед а также заме- [c.35]

Как следует из соотношений (3.46) и (3.47), при увеличении уровня инжекции неравновесных носителей заряда диапазон энергий, в который попадают рекомбинационные центры, расширяется. В условиях, близких к равновесным, наиболее эффективно рекомбинация идет через уровни, расположенные вблизи г,/ — 2и - и . [c.100]

Сделаем еще одно предположение. Не будем рассматривать высокие уровни инжекции, когда концентрация инжектированных носителей заряда сравнима с концентрацией основных. При этом можно считать, что дрейфовый ток неосновных носителей заряда мал по сравнению с диффузионным, так что плотность тока через переход определяется только диффузионными составляющими в выражениях (1-14) и (1-15), т. е. выражениями (1-10) и (1-11). [c.40]

Малый уровень инжекции соответствует в основном запертому состоянию р-л-р-л-структуры. Распределение концентрации неосновных носителей заряда в базах р-п-р-п-структуры при больших уровнях инжекции рп >Пп) показано на рис. 4-20. [c.121]

Рис. 4-20. Распределение концентраций неосновных носителей заряда в базах р-п-р-п-структуры при больших уровнях инжекции.

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Соответствующим током дырок из п-области можно было бы пренебречь, если бы область я-типа была легирована намного сильнее и имело место условие р Пр. Однако любой механизм, который увеличивает запас носителей в области объемного заряда при обратном смещении, вызовет увеличение обратного тока выше предельной величины. Например, в транзисторе э.миттер увеличивает подачу носителей к обратно смещенному коллекторному переходу. В этом случае при повышенном уровне инжекции ток обычно остается насыщенным. [c.374]

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]

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]

При повышении уровня инжекции неравновесных носителей заряда форма зависимости Дг/ ) искажается и меняется величина 5тах- Даже при относительно небольшом уровне инжекции по основным носителям (5 =5 Х = 0,135) кривая заметно сужается — см. рис.3.16. Повышение уровня инжекции сопровождается дальнейшим уменьшением ширины кривой S(lls) и смещением точки максимума по осям абсцисс и ординат. Из формулы (3.56) следует, что при повышении уровня инжекции величина смещения максимума 5(и ) по оси потенциалов стремится к 1пХ. [c.105]

Соотношения (1-34) и (1-35) для граничных величин концентраций инжектированных носителей заряда показывают, что концентрация ин кектироваииых электронов и дырок зависит только от проводимости области, в которую производится инжекция, и от напряжения на р-п-переходе (если пренебречь падением напряжения в толще полупроводников вследствие его малости). Граничные значения концентраций, инжектированных носителей заряда не зависят от размеров соответствующей области и от условий внутри переходной области, которая предполагается малой. При малых уровнях инжекции концентрации инжектированных неосновных носителей заряда малы по сравнению с концентрацией основных носителей заряда. Так как справедливо условие электрической нейтральности, то концентрация основных носителей заряда увеличивается на малую величину, равную концентрации инжектированных носителей заряда, т. е. практически остается неизменной. [c.39]

Формула вольт-амперной характеристики р-л-нерсхо-да, выведенная в гл. I, справедлива при малых уровнях инжекции, т. е. когда концентрация неосновных инжектированных носителей заряда много меньше концентрации основных равновесных носителей заряда. Однако номинальные рабочие токи кремниевых вентилей обеспечивают высокие и сверхвысокие уровни инжекции. При таких токах существенное влияние на вид вольт-амперной характеристики оказывает сопротивление базы, соотношение между диффузионной длиной неосновных носителей заряда и толщиной базы, а также свойства кон- [c.53]

Физический смысл дифференциального сопротивления состоит в следуюндем. Даже при высоких уровнях инжекции не происходит полного исчезновения потенциального барьера, остается минимальный потенциальный барьер между р- и п-областями, который определяет предельную инжекцию неосновных носителей заряда в базовую область. Поэтому сопротивление базовой области не может быть уменьшено до нуля, а только до некоторого минимального значения. [c.58]

Силовые кремниевые вентили, действующие на основе р-п-р-п-струкуур, работают, как правило, в режимах коммутации токов и напряжений. Это обстоятельство требует рассмотрения динамической характеристики р-л-уО-п-структуры, описывающей переход с одной ветви вольт-амперной характерпстики на другую. Так как каждой точке вольт-амперпой характеристики соответствует вполне определенная концентрация и распределение носителей заряда внутри р-п-р-п-структуры, то с каждым коммутационным процессом связано появление или исчезновение определенных зарядов. Неосновные носители заряда, инжектированные эмиттерами в обе базы, распределяются там неоднородно. При малом уровне инжекции в широкой л-базе рп- Пп и при условии, что толщина этой базы больше диффузионной длины дырок й>1вр), распределение дырок такое же, как и в случае отдельного изолированного р-л-перехо-да, т. е. [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...