Концентрация неравновесных носителей

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]

Время жизни неравновесных носителей заряда в объеме полупроводника определяют как отношение избыточной концентрации неравновесных носителей к скорости изменения этой концентрации вследствие рекомбинации в объеме [c.248]

Если приложить импульсное напряжение с достаточно крутым передним фронтом, то произойдет резкое снижение высоты потенциального барьера, в результате чего электроны из -полупроводника и дырки из р-полупровод-ника устремятся навстречу друг другу и в области р—/г-перехода появится большая концентрация неравновесных носителей. [c.60]

Метод намерения Д. д. состоит в генерации неравновесных носителей (обычно светом, путём проектирования ярко освещённой щели на поверхность образца) н их регистрации на нек-ром расстоянии г от. места генерации. Коллектором неравновесных частиц может служить электронно-дырочный переход или контакт металл-полупроводник. Изменяя г (расстояние между световой н елью и коллектором) и сигнал, снимаемый с коллектора, можно определить стационарное распределение концентраций неравновесных носителей. Зная зависимость концентрации от отношения r/L, определяют L. [c.686]

Объяснить смысл утверждения, что р — -переход может служить устройством, задающим концентрацию неравновесных носителей на краях области, содержащей объемный заряд. Вывести зависимость избыточной концентрации носителей от приложенного напряжения. [c.84]

Влияние оптической генерации неравновесных носителей на результат измерения необходимо проверять экспериментально, основываясь на том, что температура кристалла растет существенно медленнее, чем концентрация неравновесных носителей. Поскольку концентрация устанавливается за время 0,1 с, а нагревание образца толщиной 1 мм [c.125]

Концентрацию неравновесных носителей заряда, как избыточную над равновесной, обычно обозначают через Ап и А/ (для электронов и дырок соответственно). Полные концентрации свободных носителей в полупроводнике равны [c.61]

Освещение полупроводника светом не приводит к бесконечному росту концентрации неравновесных носителей заряда, так как по мере [c.85]

Поскольку сечения захвата носителей заряда, а следовательно и коэффициенты захвата [см.(3.24)], не могут зависеть от концентрации неравновесных носителей, установленная ранее связь между коэффициентами захвата и эмиссии (3.23) сохраняется и в неравновесных условиях. [c.93]

Уравнение для концентрации неравновесных носителей имеет вид [c.146]

Концентрация неравновесных носителей [c.359]

Р. электронов и дырок в ПП, исчезновение пары электрон проводимости — дырка в результате перехода эл-на из зоны проводимости в валентную зону. Избыток энергии может выделяться в виде излучения (излучательная Р.) возможна также безызлучательная Р., при к-рой энергия расходуется на возбуждение колебаний крист, решётки или передаётся подвижным носителям заряда при тройных столкновениях (ударная Р.). Р. может происходить как при непосредств. столкновении эл-нов и дырок, так и через примесные центры (центры Р.), когда эл-н сначала захватывается из зоны проводимости на примесной уровень в запрещённой зоне, а затем переходит в валентную зону. Скорость Р. (число актов Р. в ед. времени) определяет концентрацию неравновесных носителей заряда, создаваемых внеш. воздействием (светом, быстрыми заряж. ч-цами и т. п.), а также время восстановления равновесной концентрации после выключения этого воздействия. Излучательная Р. проявляется в люминесценции кристаллов и лежит в основе действия полупроводниковых лазеров и светоизлучающих диодов. [c.632]

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]

Наиболее заметно влияние неравновесных носителей, вызванных ионизирующим излучением, проявляется в полупроводниковых переходах, поскольку переход разделяет электронно-дырочные пары, образовавшиеся вблизи него. Обратный ток в полупроводниковом переходе зависит главным образом от концентрации неосновных носителей вблизи перехода, а электропроводность, наоборот, зависит от основных носителей. Ионизирующее излучение, которое способно увеличить концентрацию основных носителей и, следовательно, электропроводность на пренебрежимо малую величину, может увеличить концентрацию неосновных носителей на несколько порядков. Если, например, область базы кремниевого плоскостного полупроводникового прибора имеет концентрацию основных носителей 2-10 на кубический сантиметр, то эта область при комнатной температуре содержит около 1 10 неосновных носителей на кубический сантиметр. Если излучение вызывает увеличение концентрации основных носителей только на 0,1%, то концентрация неосновных носителей увеличивается до 2-10 см- , или в 200 ООО раз. В этом случае обратный ток в переходе должен увеличиться, что может отрицательно повлиять на нормальную работу прибора. Фактически ток, аналогичный фототоку, при воздействии ионизирующего излучения может наблюдаться и в неработающем приборе. [c.312]

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]

При неизменной интенсивности внешнего агента концентрация избыточных носителей растет вначале быстро, а затем вследствие увеличивающейся скорости рекомбинации рост замедляется и в конце устанавливается стационарное состояние, при котором скорость генерации носителей равна скорости их рекомбинации. Обозначим постоянную концентрацию электронов в стационарном состоянии через п, а дырок — через р. Концентрация избыточных или неравновесных носителей тогда равна [c.171]

Из (6.46) видно, что в этих условиях скорость рекомбинации избыточных носителей заряда пропорциональна их концентрации. Такую рекомбинацию называют линейной. Время жизни неравновесных носителей при линейной рекомбинации [c.174]

Рассмотрим полупроводник, в запрещенной зоне которого имеются поверхностные рекомбинационные центры. Пусть в этом полупроводнике генерируются неравновесные носители заряда. Обозначим избыточную концентрацию их вблизи поверхности через Ап и Aps. Наличие на свободной поверхности полупроводника рекомбинационных центров, т. е. стока для неравновесных носителей, приводит к возникновению направленных потоков носителей к поверхности, пропорциональных их избыточной концентрации потока электронов jjq = s Ап и потока дырок = s Ар , где /п. /р — электронная н дырочная составляющие тока, текущего к поверхности. В условиях равновесия, когда ток через поверхность равен нулю, потоки электронов и дырок к поверхности равны друг 248 [c.248]

К переходам, приводящим к образованию неравновесных носителей, относятся также переходы электронов с примесного уровня в зону проводимости и из валентной зоны на примесный уровень. При каждом из этих переходов растет концентрация носителей только одного знака. В этом случае Р = 1 и Рр = О или, наоборот, Р = О и Рр = 1. [c.225]

Распределение концентрации неравновесных неосновных носителей (дырок в полупроводнике л-тппа) в отсутствие внеш. полей описывается ур-нием диффузии [c.690]

Электронно-деформационный эффект обусловлен тем, что в твёрдых телах электроны (как валентные, так и свободные) в значит, мере определяют силы взаимодействия между атомами. Если под действием света происходит разрыв ковалентных связей (валентный электрон переходит в свободное состояние), то изменяются силы связи между атомами и возникают механич. напряжения нетепловой природы. При нестационарном освещении эти напряжения и создают звуковые волны. Тензор напряжений Oit пропорционален концентрации созданных светом неравновесных носителей заряда, поэтому электронно-деформац. механизм Ф. я. оказывается существенным в полу- [c.341]

Диффузионная длина — это расстояние, на котором в однородном полупроводнике при одномерной диффузии в отсутствие электрического и магнитного полей избыточная концентрация неравновесных носителей заряда уменьшается вследствие рекомби- [c.248]

В случае оптич. Г. н. з. концентрация неравновесных носителей может превосходить равновесное значение на много порядков. Межзонное поглощение света, происходящее, когда энергия кванта fid) превос.ходит ширину запрещённой зоны Sg, приводит к генерации электронно-дырочных пар (Gg—Сд), примесное поглощение — к генерации электронов Сд = 0) или дырок Сд О). Скорость оптич. Г. н. з. при зависит от интенсивности света. При малых интенсивностях эта зависимость обычно линейна п описывается ф-лой [c.435]

При прямом смещении и высокой концентрации плазмы в базе сопротивление диода можно считать тасто активным независимо от величины СВЧ-сигнала, во при малой либо нулевой концентрации приходится учитывать, что при непрерывном воздействии СВЧ-сигнала у р — л-переходов возникает избыточная концентрация неравновесных носителей, осциллирующая около искрой постоянной составляющей. Поведение этой составляющей аналогично поведению избыточных носителей, инжектированных в базу при прямом смещении. Это означает, что избыточная концентрация распространяется путём диффузии либо биполярного дрейфа на всю базу, повышая её проводимость поэтому при достаточной мощности СВЧ-сигнала проводимость диода увеличивается даже без воздействия управляющего смещения. [c.586]

И темп-ры. Для системы неравновесных носителей в полупроводниковых кристаллах удобнее на плоскости переменных воспользоваться зависимостью ср. концентрации ЭДП n — NjV в возбуждаемом объёме V от темп-ры Т. В интервале темп-р ниже критической Г.р в правой части диаграммы (область G) носители существуют в виде слабо ионизованного экситонного газа. Слева от заштрихованной части—область L пространственно однородной Э.-д. ж. Заштрихованная область ограничивает значения параметров, при к-рых происходит расслоение на две фазы— ЭДК с равновесной плотностью ЛГ), окружённые газом экситонов, биэкситонов и свободных носителей с равновесной плотностью (Г). При Г,р исчезают различия между газом и жидкостью, и уже ни при каких плотностях п не происходит фазовый переход, т. е. увеличение концентрации неравновесных носителей при увеличении уровня возбуждения происходит непрерывным образом. Значение определяется энергией связи частиц в Э.-д.ж. Величина Г р, определённая из многочисл. экспериментов, составляет ок. 6,5 К для Ge и 28 К для Si. Т. о., в этих полупроводниках Э.-д.ж. может существовать лишь при низких темп-рах. Осн. параметры конденсированной фазы и области её существования имеют следующие порядки величин а Aif lOfer.p, т. о., ср. расстояние между частицами в Э.-д. ж. ае а ср. энергия связи на одну ЭДП [c.557]

Термоупругая генерация волн деформации происходит при пространственно-неоднородном нагреве и остывании кристаллической решетки, причем уменьшение температуры тела Т определяется исключительно теплопроводностью. Генерация волн деформации за счет электронного механизма, согласно (3), происходит как при увеличении концентрации неравновесных носителей (при межзонном поглощении света), так и при уменьшении п . Однако, в отличие от температуры кристалла Т, концентрация носителей в плазме в силу (4) падает не только за счет ее пространственной диффузии, но и за счет рекомбинации электронно-дырочных пар. Важно, что время рекомбинации неравновесных носителей Тр суш,ественно зависит от их концентрации при двухчастичной рекомбинации, Тр Пе при Оже-реком-бинации). Поэтому, изменяя плотность энергии оптического воздействия и, следовательно, характерную концентрацию фотовозбужденных носителей, можно эффективно влиять на эволюцию плазмы после окончания светового воздействия и, тем самым, на процесс генерации волн деформации. Уменьшая время рекомбинации Тр, можно добиться выключения деформационного источника акустических волн за времена, не превосходящие длительность оптического воздействия т (при Тр т,,), и существенного уменьшения длины диффузии неравновесных носителей /д==К1)дТр. Оба эти обстоятельства приводят к сокращению длительности оптически возбужденных в полупроводниках импульсов деформации вплоть до [95, 96]. [c.167]

Для дефектных нестехиометрических окислов концентрация дефектов может гть оценена в 101 —к)20 а Концентрация неравновесных носителей в окисле тешцняой 10 при освещенности 5 -10 не более 101 -з. [c.38]

Характер последующей релаксации неравновесных носителей в энергетическом и координатном пространствах существенно зависит от плотности носителей в фотовозбужденной электронно-дырочной плазме = = 2Пе = 2 й). Для оценки первоначальной концентрации неравновесных носителей Пс, создаваемой к моменту окончания пико- или фемтосекундных импульсов, можно сначала для простоты пренебречь диффузией и рекомбинацией носителей. Тогда с использованием табл. 11.4 получаем оценку сверху [c.145]

Для импульсов наносекундной и большей длительности, действующих на полупроводник, становится необходимым учет межзонной рекомбинации, а также диффузии носителей. При высоких концентрациях неравновесных носителей доминирует безызлучательная оже-рекомбинация, в процессе которой электрон и дырка, рекомбинируя, отдают свою энергию третьему носителю, оказавшемуся вблизи рекомбинирующей пары (рис. 2.28). Скорость оже-рекомбинации задается выражением/ = Сп1, где С = onst (например, для кремния С = 4 10" см /с), поскольку этот процесс является трехчастичным , т.е. в каждом элементарном акте одновременно участвуют три свободных носителя. Кстати, оже-реком-бинация фотовозбужденных носителей представляет собой один из примеров нелинейной (зависящей от интенсивности возбуждения) релаксации в сильно возбужденной электронно-дырочной подсистеме кристалла. [c.146]

Проведем анализ этой формулы, считая для простоты, чтот о. того же порядка,, что и Тро. На рис. 6.10, б показана зависимость времени жизни неравновесных носителей от концентрации основных носителей. За начало отсчета принята концентрация носителей в собственном полупроводнике. Вправо от этой точки отложено отношение tijtii, влево pjtii. На рис. 6.10, а схематически показано [c.176]

Структура эл.-магн. полей, соответствующих локализованным волнам (собственным модам оптнч. волновода, см. Световод), может быть найдена из решений ур-ний Максвелла, если в полупроводниковых слоях Г. известна ф-ция n z). Волноводные свойства Г. могу-т изменяться под влиянием внеш. воздействий, напр, при возбуждении в узкозонном слое неравновесных носителей, т. к. в зависимости от их концентрации изменяется диэлектрическая проницаемость узкозояно-го слоя. [c.448]

Генерация неравновесных носителей. Концентрация равновесных электронов и дырок определяется темп-рой образца. Мн. важные свойства П. связаны с неравновесными носителями, к-рые могут быть со.з-даны разными способами, напр. при воз ждении светом и инжекцией через контакты. При облучении светом, с кы > генерируются электроны и дырки, к-рые являются неравновесными. При стационарном освещении их концентрация не зависит от времени и определяется интенсивностью света и временем жизни носителей (в свободном состоянии). Они обусловливают явление фотопроводимости — изменения электропроводности под действием света. Иногда электропровод-вость при освещении отличается на много порядков от т. н. темновой электропроводности. Если прекратить освещение, концентрация носителей возвращается к равновесному значению за время порядка времени жизни неравновесных носителей. Малая инерционность этого явления позволила создать чувствит. приборы для регистрации светового излучения, в т. ч. и для ИК-диапазона (см. Приёмники оптического излучения). [c.42]

Если ширина слаболегированной области (базы) значи-тельно превышает диффузионную длину дырок ( >Р — коэф. диффузии дырок, т —время жизни дырок), то концентрация неравновесных (избыточных) дырок экспоненциально убывает в глубь базы />(x)=/)iexp( —j /L ,). Аналогично для электронов в эмиттере n x) = n-i np xlL ), где X принимает отрицат. значения. На границе р- и к-областей полный ток, протекающий через р—л-переход, складывается из диффузионного тока дырок jj, = eD (dpjdx) o и диффузионного тока электро-. нов j,=eD (anldx) Q (см. Диффузия носителей заряда в полупроводниках). При этом доля дырочного тока [c.156]

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]

JGлиткн монокристаллического кремния марки БО имеют диаметр 54 0,05 мм, длину не менее 100 мм. Ориентация продольной осп монокристаллического слитка [111] отклонение плоскости торцового среза от плоскости ориентации не более 2°. Слитки имеют электронный тип электрической 1 оводимостн, интервал УЭС 1,30—1,50 Ом м, время жизни неравновесных носителей заряда не менее 70 МКС. Плотность дислокаций не более 10 м 2 Свирлевые- дефекты отсутствуют. Концентрация атомов оптически активного кислорода не более Ь оптически активного углерода не более 4-10- 2 -з [c.573]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...