非平衡載流子ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-31 18:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 可用平衡態(tài)來求 s_， s+ 熱平衡時 甲＝乙 丙＝丁 設(shè) 其中 EF與 Et重合時導(dǎo)帶的平衡電子濃度 同理 其中 EF與 Et重合時價帶的平衡空穴濃度 且有： n1p1=ni2 復(fù)合理論 7 穩(wěn)態(tài)時 甲＋?。揭遥? 常數(shù) 代入穩(wěn)態(tài)條件， 得 凈復(fù)合率 U＝甲－乙＝丙－?。? 其中 n1p1=ni2 復(fù)合理論 8 ? 非平衡載流子壽命 τ 凈復(fù)合率 U= Δn= Δp → 熱平衡條件下： np=n0p0=ni2，所以 U=0 → 非平衡條件下， U≠0 τ取決于 n0、 p0、 n1和 p1，與非平衡載流子濃度無關(guān) 復(fù)合理論 9 Δn≠Δp 若 n 型， n0 p0 電子 ——多子 空穴 ——少子 若 p 型， …… ? 不同導(dǎo)電類型的 τ（設(shè) Et位于禁帶下半部） 復(fù)合理論 10 強 n型：反比于 少 子 空穴 俘獲系數(shù) rp 強 p型：反比于 少 子 電子 俘獲系數(shù) rn 高阻區(qū)：反比于 多 子濃度、 電導(dǎo)率 ? 壽命 τ 復(fù)合理論 11 ? τ與 Et能級位置的關(guān)系 當 Et= Ei時， U極大， 禁帶中心附近能級是最有效復(fù)合中心 當 |Et－ Ei| kT時， U→0 ， 淺能級不能起到有效復(fù)合作用 凈復(fù)合率 U= 雙曲余弦 簡單假設(shè) rn= rp= r，則 )e x p (0TkEEn iti??)e x p (0TkEEn tii??金在 n型或 p型硅中都可以成為有效的復(fù)合中心。假定 Si中 Au的濃度為 5 1015cm3/s,比較室溫下 n、 p型 Si中少數(shù)載流子的壽命。已知室溫下，實驗測得 n型 Si中的空穴俘獲系數(shù) rp= 107cm3/s, p型 Si中的電子俘獲系數(shù) rn= 108cm3/s. 練習(xí) 解 ： n型 Si中空穴壽命即為少數(shù)載流子的壽命 ≈ 109s p型 Si中電子壽命即為少數(shù)載流子的壽命 ≈ 109s 所以， τp/ τn ≈ 第五章 非平衡載流子 在一塊 p 型半導(dǎo)體中，有一種復(fù)合 產(chǎn)生中心， 小注入 時被這些中心 俘獲的電子發(fā)射回導(dǎo)帶的過程和它與空穴復(fù)合的過程有相同的幾率 。試求這種復(fù)合 產(chǎn)生中心的能級位置，并說明它能否成為有效的復(fù)合中心？ 作業(yè) 課后習(xí)題 8 第五章 非平衡載流子 假定： 樣品為強 p型； 對于一般復(fù)合中心 ? τ與 溫度 T的關(guān)系（設(shè) n 型半導(dǎo)體，且 Et位于禁帶上半部） 低溫 EF Et 中溫 EF Et 高溫 EF≈Ei 復(fù)合理論 12 復(fù)合理論 13 ? 俘獲截面 ——復(fù)合中心復(fù)合載流子的本領(lǐng) rn、 rp均可用 σ_、 σ+來替換， σ177。 ＝ 1013~ 1017cm2 單位時間內(nèi)某 一個 復(fù)合中心俘獲 電子（或空穴）的數(shù)目 2/1*0 )/3( mTkv T ?載流子 熱運動速度 電子俘獲率 =rnn(Ntnt) 復(fù)合理論 14 三、表面復(fù)合 ? 現(xiàn)象 ? 表面經(jīng)過細磨的樣品，載流子壽命短； ? 細磨后再經(jīng)過化學(xué)腐蝕的樣品，載流子壽命長； ? 同樣表面情況的樣品，樣品小，載流子壽命短 —— 表面有促進載流子復(fù)合作用 ? 表面復(fù)合 是指在樣品表面發(fā)生的復(fù)合過程 ? 表面處的雜質(zhì)和表面特有的缺陷也在 禁帶中 形成復(fù)合中心能級 ——表面復(fù)合是一種間接復(fù)合 ? 表面態(tài) ，通常都是深能級 ——有效的復(fù)合中心 ? 實際樣品的壽命是 體內(nèi) 復(fù)合與 表面 復(fù)合的綜合效果 SV ???111 ??總復(fù)合概率 τ s— 表面復(fù)合壽命 空穴表面復(fù)合速度 復(fù)合理論 15 ? 表面復(fù)合率（ Us） ——單位時間內(nèi)通過單位表面積復(fù)合掉的電子 空穴對數(shù) =s(Δp) s 量綱 ——表面處的非平衡載流子 (Δp)s都以 s大小垂直速度流出了表面； s— 表面復(fù)合速度 ? 考慮一 n型半導(dǎo)體，有 表面復(fù)合速度： Ge： 102 ~ 106 cm/s。 Si： 103 ~ 5 103 cm/s 復(fù)合理論 16 ? 表面復(fù)合的重要實際意義 另： 非平衡載流子壽命，不僅與材料種類有關(guān)，還與雜質(zhì)原子（尤其是深能級雜質(zhì)）、表面狀態(tài)有關(guān)。 晶體中的位錯也能形成復(fù)合中心能級，影響載流子壽命 ——壽命值能夠反映晶格的完整性，是衡量材料質(zhì)量的重要指標； τ——“結(jié)構(gòu)靈敏”參數(shù) 較高的表面復(fù)合速度會使更多的注入載流子在表面復(fù)合消失，影響器件性能 ——減小表面復(fù)合 ； 利用金屬探針測試樣品表面時，要設(shè)法增大表面復(fù)合，以減小探針注入效應(yīng) ——增大表面復(fù)合 ； 復(fù)合理論
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