Генерация и рекомбинация носителей заряда. Глава 5

1.

Курс лекций
Физика полупроводников и
полупроводниковых приборов
Глава 5. ГЕНЕРАЦИЯ И РЕКОМБИНАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА
1

2.

Глава 5. ГЕНЕРАЦИЯ И РЕКОМБИНАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА
5.1. Равновесные и неравновесные носители заряда.
Квазиуровни Ферми.
G0
Тепловая генерация свободных носителей заряда:
kT n0 p 0
R0
= γrn0p0
Генерация носителей заряда – это процессR0превращения
связанного электрона в свободный
носитель
заряда (e, h) или
γr - коэффициент
рекомбинации
в e-h пару.
Рекомбинация это процесс превращения свободных
Свободные носители зарядов, возникающие в
носителей заряда (электронов, дырок или их пар) в связанное
результате тепловой генерации и
состояние.
находящиеся в термодинамическом равновесии
с кристаллической решеткой, называют
равновесными.
2

3.

Напоминалка
N (E )
*
2m
N ( E ) 4 ( 2n )3 / 2 ( E Ec )1/ 2
h
F (E )
F (E)
n(E), p(E)
1
E EF
exp
1
kT
3

4.

Равновесная (тепловая) генерация
свободных носителей заряда:
G0
kT n0 p 0
R0
R0= γrn0p0
γr - коэффициент рекомбинации
Для тепловой генерации:
условие термодинамического
равновессия: R0= G0 !!!
4

5.

Неравновесная генерация носителей
заряда (светом):
G
kT hv n p
R
G=G0+GСвет
R= γr∙n∙p;
п = п0 +Δп;
p = p0 +Δp
G0- равн. (терм) генерация
GСвет- Неравн. (световая) генер.
n n0 n Fn ( E )N ( E )dE
где
Fn ( E )
Ec
n N c e n N c e
E Fn Ec
kT
n0 e n ni e n i
1
E E Fn
exp(
) 1
kT
где
E Fn EC
n
kT
5

6.

n n0 n Fn ( E )N ( E )dE
Ec
где
n
n Nce Nce
где
Fn ( E )
E Fn Ec
kT
E Fn EC
n
kT
1
E E Fn
exp(
) 1
kT
n0 e
n
ni e
n i
E Fi EC
i
kT
6

7.