Рекомбинация и диффузия носителей

НИИ) модель процессов рекомбинации и диффузии носителей приводит к следующему уравнению непрерывности [c.178]

РЕКОМБИНАЦИЯ И ДИФФУЗИЯ НОСИТЕЛЕЙ [c.204]

Здесь Eg — ширина запрещенной зоны, z — координата, отсчитываемая в глубь образца, р - плотность, R — коэффициент отражения, у — коэффициент оже-рекомбинации, Oq — потенциал деформации, d — глубина поглощения излучения, Ср — удельная теплоемкость, а/(г, z) =/о( )ехр(—z/интенсивность лазерного излучения, имеющая форму гауссова импульса с длительностью 30 пс и гауссово распределение по поперечным координатам. Диффузия носителей за время лазерного импульса не учитывалась. [c.254]

С помощью данного метода проанализируем щум генерации — рекомбинации и шум диффузии, причем и тот, и другой обязаны своим появлением неосновным носителям. [c.214]

При И. неосновных носителей их заряд нейтрализуется основными носителями. Поэтому в ПП с высокой а неосновные носители могут перемещаться за счёт амбиполярной диффузии и амбиполярного дрейфа носителей. Глубина проникновения избыточных носителей ограничивается рекомбинацией. При малой напряжённости электрич. поля она определяется длиной диффузии Вх)Чг, где D — коэфф. амбиполярной диффузии, т — время жизни носителей в достаточно сильном поле Е она - иЕх ( л — амбиполярная подвижность). Коэфф. И. наз. отношение тока неосновных носителей через контакт к полному току. И. осуществляется запирающими контактами. [c.221]

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]

При мгновенном переключении диода с прямого на обратное направление ( 2 на рис. 8.18, б) обратный ток в начальный момент будет очень высоким, так как высокой является концентрация неосновных носителей на границах 2 и / (кривая I, рис. 8.18, г) он ограничивается фактически сопротивлением г пассивных областей диода (полка 2 на рис. 8.18, в). С течением времени избыточные неосновные носители у границ J и 2 постепенно рассасываются за счет перехода их в соответствующие области полупроводника и за счет рекомбинации, градиент концентрации, обусловливающий диффузию их к этим границам, падает (кривые 2, 3, 4, рис. 8.18, г) и обратный ток уменьшается (рис. 8.18, б). За время, примерно равное Тр для дырок и т для электронов, устанавливается стационарное распределение неосновных носителей у границ р—п-перехода (кривая 5, рис. 8.18, г) и обратный ток достигает своей нормальной величины Is (рис. 8.18, б). [c.231]

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]

В предположении одномерной диффузии, когда инжекцию избыточных носителей в кристалле в точке х = О при = О можно описывать б-функцией, показать, что при рассмотрении эффектов диффузии и рекомбинации максимальный коллекторный сигнал (который пропорционален величине бр при x = d) имеет место при t = to. Величина U находится из соотношения [c.81]

Важным параметром полупроводниковых материалов является также диффузионная длина Ь — расстояние, на котором в однородном полупроводнике при одномерной диффузии в отсутствие электрического и магнитного полей избыточная концентрация неосновных носителей заряда уменьшается вследствие рекомбинации в е раз. Диффузионная длина неосновных носителей заряда является важной характеристикой полупроводника, зависяш,ей от наличия в нем примесей и совершенства кристаллической решетки. Для германия и кремния эта величина указывается в паспорте (см. табл. 14.2). [c.63]

Под диффузионной длиной понимают расстояние, на котором при одномерной диффузии в полупроводнике в отсутствие электрического и магнитного полей избыточная концентрация неосновных носителей заряда, возникшая под действием внешнего возбуждения, уменьшается вследствие. рекомбинации в 2,7 раза. [c.342]

Передача (усиление) тока транзисторами либо полностью, либо частично связана с процессом диффузии поэтому верхняя граничная частота усиливаемого сигнала в П. у., как правило, определяется пе величинами паразитных емкостей и паразитных индуктивностей, как в обычном ламповом усилителе, а временем пролета т,-,р носителей тока (дырок или электронов) в базовой области транзистора Т ,р определяет т. н. критич. частоту транзистора /ц. В П. у. обычно /ц s /ц, к-рая лежит в интервале 108—108 гц (/ц обычных ламповых усилителей — 10 гц) и существенно зависит от схемы включения транзистора. Последнее связано с тем, что в различных схемах П. у. (рис. 1) усиливаемый сигнал тока изменяет эмиттерный или базовый токи транзистора, обусловленные различными носителями (основными или неосновными). Напр., в случае транзистора типа р—п р в П. у. с общей базой приходящий сигнал изменяет эмиттерный ток, т. е. количество дырок (неосновных носителей), инжектируемых в базовую область. Дырки диффундируют через базу со средним временем пролета tj,p, определяющим /ц г l T jp. В этом случае = / . В П. у. с общим эмиттером усиливаемый сигнал изменяет ток базы 1 , обусловленный гл. обр. процессом рекомбинации. [c.127]

Ток в р-п переходах протекает благодаря инжекции неосновных носителей в базовую область и их последующей диффузии и рекомбинации. Точный способ описания этого шума был бы связан с введением источников диффузионного шума и шума генерации — рекомбинации неосновных носителей этот метод назван коллективным и рассмотрен в приложении П.2. Но и в этом случае можно показать, что шум можно рассматривать как процесс, связанный с прохождением носителей через потенциальные барьеры, и, поскольку акты прохождения образуют последовательность независимых случайных событий, можно снова ожидать полного дробового щума. Такой подход назван корпускулярным. В приложении П.2 показано, что он полностью эквивалентен коллективному. [c.112]

Можно предположить, что расстояние Ь, на котором могут сохраняться отклонения от равновесия, должно в весьма грубом приближении совпадать с расстоянием, проходимым носителем тока до его рекомбинации. Это не сразу видно из выражений (29.37) для диффузионных длин п яЬр, однако выявляется, если переписать (29.37), используя а) соотношения Эйнштейна (29.30) между коэффициентом диффузии и подвижностью, б) формулу Друде (29.28) или (29.29) для подвижности, в) соотношение между сред- [c.224]

Уравнения (4.7) —(4,8) показывают, что причинами изменения концентрации носителей могут быть неодинаковость числа носителей, втекающих (и вытекающих) в элементарный объем полупроводника (тогда dlvJ O), и нарушение равновесия между процессами генерации и рекомбинации носителей. Уравнения (4.9) и (4.10), называемые уравнениями плотности тока, характеризуют причины протекания электрического тока в полупроводнике электрический дрейф под воздействием электрического поля (grad tp= 0) и диффузию носителей при наличии градиента концентрации. Уравнение Пуассона характеризует зависимость изменений в пространстве напряженности электрического поля Е=—gгadф от распределения плотности электрических зарядов pi [c.156]

При термодинамич. равновесии термин, генерация носителей в каждой точке образца в точности компенсируется их рекомбинацией. Но при прохождении тока этот баланс нарушается. Существует неск. механизмов (каналов) избыточной генерации и рекомбинации, определяющих проводимость р — л-П. при прямом и обратном смещениях, а) Генерация и рекомбинация носителей в р- и н-областях и диффузия носителей к р — л-П. или от него. В единице объёма л-полупро-водвика в единицу времени рождается вследствие равновесной термич. генерации р /Тр дырок, где р — равновесная концентрация дырок в -области (р = — У ), а Тр — их время жизни относительно процесса рекомбинации. Все дырки, рождённые в слое с толщиной Ьр, прилегающем к р — п-П,, уходят в р-область, т. к. внутр. поле р — п-П. втягивает туда все дырки, подошедшие к переходу в результате диф фузии из л-области Lp — длина диффузии дырок в -области за время их жизни = DpXp, [c.641]

В полупроводниковых приборах Ф. э. обусловлены случайным характером процессов генерации и рекомбинации электронов и дырок (генерационно-рекомбинац. шум) и диффузии носителей заряда (диффузионный шум). Оба процесса дают вклад как в тепловой, так и в дробовой шумы полупроводниковых приборов. Частотный спектр этих Ф. э. определяется временами жизни и дрейфа носителей. В полупроводниковых приборах на низких частотах наблюдаются также Ф, э,, обусловленные улавливанием электронов и дырок дефектами кристаллич. решётки (модуляционный шум), [c.328]

Скорость тсрмпч. генерации и рекомбинации носителей в обеднённом слое через глубокие уровни (расположеииые вблизи середины запрещённой зоны) выше по сравнению с теми же процессами в объёме полупроводника (механизм С а — Н о й с а — Ш о к л и). Напр., отношение скоростей термич. генерации в обеднённом слое и объёме порядка WnjHn,T, где п — концентрация основных носителей, W — тол-шина слоя, I — длина диффузии носителей, и — концентрация собственных носителей. В Ge, Si и др. полупроводниках, как прави.т1о, W<.1, но в легированных полупроводниках что делает этот механизм существенным. [c.448]

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]

При одновременном протекании в образце объемной и поверхностной рекомбинаций эффективное время жизни неравновесных носителей т ,ф зависит от времени жизни в объеме т (5 и скорости поверхностной рекомбинации s. Как показывает расчет, для тонких (по сравнен1ио с длиной диффузии) образцов полупроводника эффективное время жизни неравновесных носителей равно [c.249]

ДЕИОНИЗАЦИЯ газа — исчезновение носителей свободного электрич. заряда (положительных и отрицательных ионов и электронов) из занимаемого газом объёма после прекращения электрич. разряда. К Д. приводят объёмная рекомбинация ионов и электронов, их диффузия к границам занимаемого объёма н рекомбинация нх на стенках, а также выход заряж. частиц из занимаемого объёма под действием внеш. электрич. поля. Время, необходимое для уменьшения концентрации носителей заряда в определ. число раз (напр., в 10 или в 10 раз от нач. концентрации), тгаз. временем Д, Оно является важной характеристикой газоразрядных п др. приборов, для работы к-рых существенно поддержание определ. степени иони.эации. Время Д. зависит от природы газа, геометрии занимаемого им объёма, наличия и изменения во времени внеш- электрич. поля, а также от распределения полей пространственных зарядов. [c.575]

К Ф. э., связанным с пространственным разделением носителей, относятся I) Дембера эффект—возникает при неоднородном освещении образца из-за различия коэф. диффузии электронов и дырок. Он может возникать и при однородном освещений вследствие различия скоростей поверхностной рекомбинации на противоположных гранях образца (см. Поверхностные состояния). [c.342]

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]

Длительность спада импульса сжатия согласно [95] определяется при Тр>т п следующим образом Теп т п=тах т , Тд, т . Если же для времени рекомбинации носителей Тр справедливо тр< т п, тоТеп п1ах Тр, т . Таким образом, если Тр меньше времени пробега звуком области фотовозбуждения и времени, связанного с движением носителей Тд, то время спада импульса сжатия, а следовательно, и длительность импульса сжатия не зависят от глубины поглощения и процессов диффузии. Физически это обусловлено тем, что импульс сжатия формируется при сложении двух акустических сигналов, первый из которых возбуждается при фотогенерации плазмы, а второй — при ее рекомбинации. Длительности каждого из этих сигналов зависят от т , Тд. Они имеют противоположные полярности и задержаны на время порядка суммы времен Тц + Тр. Вот почему при тр<т , Тд длительность импульса сжатия в результирующей волне оказывается не зависящей от т , Тд. Поэтому на пути генерации пикосекундных импульсов сжатия не возникает проблем, связанных с быстрым расширением плазмы. Согласно развитым представлениям [94—96], если при малых интенсивностях оптического воздействия и длитель- [c.170]

Согласно принятым моделям центров рекомбинации неравновесных носителей заряда и уравнению (10), рост положительной фэп может быть обусловлен либо уменьшением концентрации вакантных узлов в кислородной подрешетке окисла, либо увеличением концентрации вакансий в металлической подрешетке. Очевидно, что уменьшение концентрации анионных вакансий, как и увеличение концентрации катионных, свидетельствует о том, что в области потенциалов, отвечающей росту положительной фэп, при анодном формировании окисла в зону реакции кислород поступает в большем, а серебро в меньшем количестве. Иными словами, имеет место преимущественная диффузия ионов кислорода. Поскольку диффузия ионов кислорода по междоузлиям маловероятна по стерическим соображениям, можно предположить, что кислород в Ag20 диффундирует по имеющимся анионным вакансиям. Аналогичным образом можно показать, что, поскольку падение положительной фэп после максимума связано либо с уменьшением концентрации катионных вакансий, либо с увеличением концентрации анионных, анодное окисление серебра до Ag20 на этом участке носит преимущественно катионный характер. [c.43]

Если в Э. р. в г., питаемых от источника постоянного тока, главную роль играют явления на катоде, то при перемеппом электрич. поле достаточно высокой частоты эта роль утрачивается. Высокочастотные Э. р. в г. (см. Разряд высокочастотный) могут существовать даже при полном отсутствии электродов (см. Веаэлектродпый разряд). Переменное электрич. иоле создает плазму и сообщает электронам энергию, достаточную для того, чтобы производимая ими ионизация восполняла убыль носителей заряда, происходящую вследствие диффузии и рекомбинации. Внешний вид и характеристики высокочастотных разрядов зависят от давления газа, частоты переменного поля и подводимой мощности и в ряде свойств приближаются к свойствам положительного столба Э. р. в г. па постоянном токе. Соответственно говорят о высокочастотной дуге, высокочастотной короне и т. п. Своеобразная форма высокочастотного разряда высокого давления — факельный разряд. Высокочастотные Э. р. в г. без электродов принято разделять на Е-и //-разряды, понимая под первыми разряды в поле, аналогичном нолю конденсатора, а нод вторыми — разряды в переменном магн. поле, создающем вихревое электрич. поле. Такое деление песк. условно и не всегда может быть проведено четко. Наиболее типичным //-разрядом можно считать разряд в то-роиде, помещенном в переменное магн. иоле, силовые линии к-рого направлены по оси тороида. [c.448]

Высокочастотные (имнульс пые) ГГ. д. распространены в радиотехнике и в вычислит, технике и выполняют те я е ф-ции, что и высокочастотные вакуумные диоды (детекторы, смесители, элементы импульсных схем и т. н.). Их действие также основано на нелинейности вольтамперной характеристики р— -перехода. Они работают в области более высоких частот, чем выпрямпт. диоды (до сотеи Мгц), или в импульсном режиме нри длительности импульсов до 10 8 — 10 сск. Это определяет основные особенности р— -переходов высокочастотных П. д. малые величины С. , Сд и Для уменьшения Сц применяют Се и Si с примесями элементов Ан, Ni, Сн, являющимися эффективными центрами рекомбинации, уменьшающими эффективное время кп пп1 неравновесных носителей в диоде т,,ф. Снижение т ф достигается также уменьшением толщины базы в -области до величины < Ьр-, в этом случае т.,ф равно времеш диффузии дырок через базу. При толщинах базы в неск. х, х, ф 10 сек. Спшке-ние толщины базы одновременно уменьшает г у Сокращение площади р— -перехода уменьшает Сд и [c.121]

Представление о квазиравновесии. Во многих практически важных случаях (например, при освещении кристалла или пропускании по нему электрического тока) термодинамическое равновесие в твердом теле нарушается. При этом концентрации носителей заряда в объеме и ОПЗ полупроводника могут существенно отличаться от равновесных. Для того, чтобы найти зависимости различных характеристик ОПЗ от расстояния до поверхности г, нужно решать совместно уравнение Пуассона (1.1) и уравнения непрерывности, описывающие темпы изменения концентраций свободных носителей заряда за счет их генерации, рекомбинации, диффузии и дрейфа. Необходимо при этом учесть зависимость темпа поверхностной рекомбинации от по-тенциата поверхности (см. раздел 3.7). В общем случае эта задача очень сложна, поэтому, как правило, ищут обходные пути ее решения. [c.28]

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]

Дальнейшие исследования были сосредоточены на изучении диффузии Li, u, Au, Ag, Zn, Ni и Fe. Эти элементы, за исключением лития, также образуют с германием и кремнием, как правило, твердые растворы замещения, но создают в запрещенной зоне глубоколежащие многозарядные, как правило, акцепторные уровни, число которых соответствует разности между числом валентных электронов германия (кремния) и атома примеси (см. гл. 3). Такие глубокие уровни выступают как уровни захвата или рекомбинации носителей тока и играют большую роль в неравновесных процессах, уменьшая время жизни и ускоряя рекомбинацию неосновных носителей тока в полупроводниках. Литий с германием и кремнием образует твердый раствор внедрения и является донором с одним уровнем. [c.301]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...