非平衡載流子ppt課件-文庫(kù)吧資料
2025-05-10 18:03本頁(yè)面
【正文】 復(fù)合率 令 產(chǎn)生率 （ 常數(shù)，只與 T有關(guān) ） ? 概念引入 －復(fù)合過(guò)程屬于 統(tǒng)計(jì)性的過(guò)程 － 帶間直接復(fù)合 產(chǎn)生率 復(fù)合率（單位時(shí)間單位體積內(nèi)復(fù)合掉 eh的對(duì)數(shù)） 量綱： [cm3s1] 平衡 導(dǎo)帶（價(jià)帶）空閑的狀態(tài)密度 復(fù)合理論 3 熱平衡時(shí) （常數(shù)， 只與 T有關(guān) ） 凈復(fù)合率 —— 取決于多子 復(fù)合理論 4 ? 非平衡載流子壽命 τ ? 影響 τ的因素 多子濃度 n0（ p0） r Δp 凈復(fù)合率 ? 小注入 n型 p型 T和摻雜一定， τ是常數(shù) τ反比多子濃度、電導(dǎo)率 ? 大注入 τ與非平衡載流子濃度相關(guān) 一般，直接復(fù)合在 Eg較小的材料中占優(yōu)，如銻化銦（ Eg= eV) 碲 （ Eg= eV) 復(fù)合理論 5 二、間接復(fù)合 ? 間接復(fù)合的四個(gè)基本過(guò)程 — 考慮一種復(fù)合中心能級(jí)情況 甲：電子俘獲率 =rnn(Ntnt) 乙：電子發(fā)射率 =s_nt 躍遷前 躍遷后 ? 促進(jìn)復(fù)合過(guò)程的雜質(zhì)和缺陷稱(chēng)為 復(fù)合中心 ； 間接復(fù)合 是指非平衡載流子通過(guò)復(fù)合中心的復(fù)合，是一個(gè)統(tǒng)計(jì)性過(guò)程。 在非平衡態(tài)時(shí)，一般情況下， 少數(shù)載流子的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)偏離費(fèi)米能級(jí)較大 0 0 00 0 000C F n F n F F n iF p V F F p i F pE E E E E Ek T k T k TCiE E E E E Ek T k T k TVin N e n e n ep N e p e n e? ? ??? ? ??? ? ?? ? ?摻施主濃度 ND=1015 cm?3 的 n 型硅，由于光的照射產(chǎn)生了非平衡載流子 Δn= Δp=1014cm?3 。 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 4 ? 導(dǎo)帶和價(jià)帶的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 電子子系統(tǒng)與晶格平衡 — EFn 空穴子系統(tǒng)與晶格平衡 — EFp 但電子子系與空穴子系不平衡 只能說(shuō)是 準(zhǔn)平衡 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 5 對(duì)于 n 型半導(dǎo)體 p0Δp=Δnn0 (小注入） EFn與 EF很接近，而 EFp與 EF可以有顯著的差別 ? 非平衡載流子濃度 0 0 00 0 000C F n F n F F n iF p V F F p i F pE E E E E Ek T k T k TCiE E E E E Ek T k T k TVin N e n e n ep N e p e n e? ? ??? ? ??? ? ?? ? ? 例子 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 6 非平衡時(shí) 反映了系統(tǒng)偏離 熱平衡的程度 。在一個(gè)能帶范圍內(nèi)，熱躍遷頻繁，極短時(shí)間內(nèi)就能導(dǎo)致一個(gè)能帶內(nèi)的熱平衡（ 能量平衡 ）；而導(dǎo)帶和價(jià)帶之間隔著禁帶，之間的熱躍遷稀少（電子空穴復(fù)合需要一定的時(shí)間 ——載流子壽命）； 當(dāng)半導(dǎo)體的熱平衡狀態(tài)被打破時(shí)，可認(rèn)為導(dǎo)帶和價(jià)帶的電子的 能量各自處于平衡態(tài) ，但 導(dǎo)帶和價(jià)帶之間載流子數(shù)目處于不平衡狀態(tài) 。 試計(jì)算 ① 光照下樣品的電阻率 ② 并求電導(dǎo)中少數(shù)載流子的貢獻(xiàn)占多少比例？ 練習(xí) 課后習(xí)題 3 解 ： 第五章 非平衡載流子 ① 依題意，光照產(chǎn)生率 gp=1022cm3/s 假定室溫時(shí)雜質(zhì)全部電離，則 n=ND=7 1014cm?3 ② 少子對(duì)電導(dǎo)貢獻(xiàn) 則平衡時(shí)， 所以 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 1 ? 準(zhǔn)平衡 具有統(tǒng)一的 EF—— 熱平衡的標(biāo)志 ? 非平衡： 沒(méi)有統(tǒng)一的 EF EF在各處的不一樣 —— 使系統(tǒng)具有從非平衡向平衡轉(zhuǎn)變的動(dòng)力 ? 熱平衡 200 in p n? 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 2 ? 非平衡的含義 ——指數(shù)量上的非平衡，而在能量分布上還是平衡的 （嚴(yán)格地說(shuō)， 準(zhǔn)平衡 ）。S 和 500cm2/V今用光照射 該樣品 ，光被半導(dǎo)體均勻吸收，電子 空穴的產(chǎn)生率是1022cm3/s 。第 5章 非平衡載流子 非平衡載流子的注入與復(fù)合 非平衡載流子的壽命 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 復(fù)合理論 陷阱效應(yīng) 載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 載流子的漂移擴(kuò)散，愛(ài)因斯坦關(guān)系式 連續(xù)性方程式 * 硅的少數(shù)載流子壽命與擴(kuò)散長(zhǎng)度 非平衡載流子的注入與復(fù)合 1 ? 非平衡載流子的產(chǎn)生 ? 平衡載流子濃度 在熱平衡狀態(tài)下的載流子濃度 n0, p0 ? 外界作用（光、電、高能粒子幅度輻射、熱注入等）使半導(dǎo)體中載流子的分布偏離了平衡態(tài)分布，稱(chēng)這些偏離平衡分布的載流子為 過(guò)剩載流子 ，也稱(chēng)為 非平衡載流子 只受溫度 T影響 非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體處于 熱平衡狀態(tài) 的判據(jù)式 平衡時(shí)載流子濃度 過(guò)剩載流子濃度 公式 np=ni2 不成立 非平衡載流子的光注入 ? 小注入條件：注入的非平衡載流子濃度比平衡時(shí)的多數(shù)載流子濃
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