非平衡載流子ppt課件(2)(完整版)
【正文】 放能量的方式 : 發(fā)射光子 (以光子的形式釋放能量 ) — 輻射復(fù)合 (光躍遷 ) 發(fā)射聲子 (將多余的能量傳給晶格 ) — 無(wú)輻射復(fù)合 (熱躍遷 ) Auger復(fù)合 (將多余的能量給予第三者 ) 無(wú)輻射復(fù)合 (三粒子過(guò)程 ) 直接復(fù)合 （ 1） 復(fù)合率和產(chǎn)生率 ① 復(fù)合率： 單位時(shí)間、單位體積中被復(fù)合的載流子對(duì) 單位： 對(duì) (個(gè) )/s ?當(dāng)存在電場(chǎng) ,漂移 引起少子濃度變化 。 ? 狹義陷阱效應(yīng)：俘獲非子能力大，雜質(zhì)能級(jí)上積累的非平衡載流子數(shù)目可以與導(dǎo)帶和價(jià)帶上非平衡載流子數(shù)目相比擬。 2 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 熱平衡電子系統(tǒng)的費(fèi)米能級(jí) 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的引入 熱平衡電子系統(tǒng)的費(fèi)米能級(jí) 熱平衡電子系統(tǒng)有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí) TkEEiTkEEviFvFeneNp 000??????TkEEiTkEEciFFceneNn 000?????200 inpn ? 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的引入 (1)準(zhǔn)平衡態(tài) :非平衡態(tài)體系中 ,通過(guò)載流子與晶格的相互作用 ,導(dǎo)帶電子子系和價(jià)帶空穴子系分別很快與晶格達(dá)到平衡 . 可以認(rèn)為 :一個(gè)能帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)熱平衡 。 非平衡載流子 (過(guò)剩載流子 ) 熱平衡狀態(tài) : n0,p0 (載流子濃度的乘積僅是溫度的函數(shù) ) 非平衡載流子 (過(guò)剩載流子 ) – 比平衡狀態(tài)多出來(lái)的這部分載流子 : △ n,△ p n= n0+ △ n, p= p0 +△ p ★ 非平衡載流子：處于非平衡態(tài)中的載流子 （ n， p） （另一種說(shuō)法） TkE gVCeNNpn 000?? 光注入和電注入 (1)用光 （ hv≧ Eg） 照射 半導(dǎo)體產(chǎn)生過(guò)剩載流 子的方法稱為光注入。第五章 非平衡載流子 167。 光注入特點(diǎn)： △ p=△ n 電子空穴成對(duì)出現(xiàn) 光照 ?n ?p no po 光照產(chǎn)生非平衡載流子 (2) 用電場(chǎng)使半導(dǎo)體中產(chǎn)生過(guò)剩載流子的方法 稱為電注入。 導(dǎo)帶和價(jià)帶之間并不平衡 (電子和空穴的數(shù)值均偏離平衡值 ) Ec’ Ec Ev’ Ev hvEg 導(dǎo)帶內(nèi)電子交換能量 價(jià)帶內(nèi)空穴交換能量 (2)準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) EFn , EFP—用以替代 EF ,描述導(dǎo)帶電子子系和價(jià)帶空穴子系 nFE— 導(dǎo)帶準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) pFE— 價(jià)帶的準(zhǔn)費(fèi)能級(jí) TkEEiTkEETkEEvTkEEvTkEEiTkEETkEEcTkEEcpFipFiivpFvinFinFicnFceneeNeNpeneeNeNn00000000??????????????????????TkEEcnFceNn 0???TkEEvFveNp 00???TkEEcFceNn 00???(3) 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的位置 nnn ??? 0?FcnFc EEEE ???FnF EE ??00 pppp ??? ??vFvpF EEEE ???FpF EE ?? TkEEvpFveNp 0???n型材料： nFE略高于 EF , pFE遠(yuǎn)離 EF p型材料： pFE略低于 EF , 遠(yuǎn)離 EF pFF EE ?小， FnF EE ?大， nFE n型 Ec Ev EF EFn EFp p型 Ec Ev EF EFp EFn (4) 非平衡態(tài)的濃度積與平衡態(tài)時(shí)的濃度積 TkEETkEEEEcTkEEcFnFFnFFcnFceneNeNn0000)(??????????TkEE FnFenn 00/??TkEE pFFepp 00??TkEE pFFepp 00/??TkEEiKTEEiTkEEipFnFpFiinFenenenpn 00 2???????TkEEpFnFepnpn000????(5) 問(wèn)題 ① 摻雜、改變溫度和光照激發(fā)均能改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，它們之間有何區(qū)別？ ②在平衡情況下，載流子有沒(méi)有復(fù)合這種運(yùn)動(dòng)形式？為什么著重討論非平衡載流子的復(fù)合運(yùn)動(dòng)？ 167。 ? 成為陷阱的條件： ? rprn(空穴陷阱 ) rnrp（電子陷阱） ? 少子陷阱 ? EF與 Et接近，陷阱效應(yīng)明顯 ★ 復(fù)合中心 rp≈rn 167。 6 連續(xù)性方程 ? 連續(xù)性方程 — 漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)同時(shí)存在時(shí) ,少子所遵守的運(yùn)動(dòng)方程 . ? 討論 少子濃度的變化 : ? 擴(kuò)散 引起少子濃度變化 。 Ec Ev 間接復(fù)合： Ec Ev ? 176。 p n 小注入和大注入 (1)過(guò)剩載流子濃度比熱平衡時(shí)多數(shù)載流子濃度小很多 — 小注入 △ n＜＜ n0 n型半導(dǎo)體 △ p＜＜ p0 p型半導(dǎo)體 例： n型 Si 1Ωcm n0= 1015cm3 光注入 △ n=△ p=1010cm3 p0=
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