非平衡載流子ppt課件-展示頁
2025-05-13 18:03本頁面
【正文】 度小的多 ? 大注入 Δn（或 Δp） (n0+p0) 非平衡載流子的注入與復(fù)合 2 小注入 n 型 p0 Δn n0 p 型 n0 Δp p0 非平衡載流子的注入與復(fù)合 3 ? 小注入的例子 例： n型半導(dǎo)體硅，摻雜濃度 注： （ 1）在小注入的情況下，非平衡少數(shù)載流子濃度 可以比平衡少數(shù)載流子濃度大得多 （ 2） 非平衡少數(shù)載流子起重要作用 ，非平衡載流子都指非平衡少數(shù)載流子 假定 非平衡載流子的注入與復(fù)合 4 ? 附加光電導(dǎo)現(xiàn)象 附加光電導(dǎo) 間接檢驗非平衡少子的注入 光脈沖0?t半導(dǎo)體 LR0 t示波器 非平衡載流子的注入與復(fù)合 5 ? 非平衡載流子的復(fù)合 問題 ：外界注入撤消后，非平衡載流子怎么變化？ —— 復(fù)合 光電導(dǎo)實驗現(xiàn)象： 光照停止后， ΔV很快 → 0 ，則 Δp → 0 外部作用撤銷后： 激發(fā)到導(dǎo)帶的電子又回到價帶，電子和空穴成對消失； 非平衡態(tài)恢復(fù)到平衡態(tài)，過剩載流子消失 ——非平衡載流子的復(fù)合 ； 熱平衡狀態(tài)下，產(chǎn)生和復(fù)合處于相對平衡 外部作用開始：產(chǎn)生 復(fù)合 外部作用停止：產(chǎn)生 復(fù)合，之后產(chǎn)生 =復(fù)合 EC EV 電子 空穴 產(chǎn)生 復(fù)合 ? 非平衡載流子的衰減規(guī)律 令 則 非平衡載流子的壽命 1 P——非平衡載流子的復(fù)合幾率 （單位時間內(nèi)非平衡載流子被復(fù)合掉的幾率）（小注入條件下， P為常數(shù) ） Δp(t) ——在 t時刻非平衡載流子的濃度 ， 則單位時間內(nèi)非平衡載流子濃度的減少為： 假定光注入 n型半導(dǎo)體后停止時刻 t= 0 時 ? 復(fù)合率 ，即單位時間單位體積內(nèi)非平衡載流子濃度的減少，為 ： 非平衡載流子的壽命 2 ? 非平衡載流子的壽命 ，即非平衡載流子的 平均生存時間 為 非平衡少數(shù)載流子的影響處于主導(dǎo)、決定地位 ——τ即為非平衡 少數(shù)載流子 壽命 當(dāng) t= τ 時， ，故 壽命標(biāo)志著非平衡載流子濃度減小到原值的 1/e所經(jīng)歷的時間 ；壽命越短，衰減越快 0( ) ( ) /p p e?? ? ? τ: 高純 Si ≥103μs；高純 Ge≥104μs；高純 GaAs≤108~109s 非平衡載流子的壽命 3 光強恒定，非平衡載流子隨時間的變化？ ? 產(chǎn)生率 (g): 即單位時間單位體積產(chǎn)生的電子空穴對數(shù) 復(fù)合率 : 假定 t=0時刻，開始注入光，則有 用強光照射 n 型樣品，假定光被均勻的吸收，產(chǎn)生過剩載流子， 產(chǎn)生率為 g p ，空穴壽命為 τ 。 ① 寫出光照下過剩載流子滿足的方程； ② 求出光照達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)過剩載流子的濃度 練習(xí) 課后習(xí)題 2 解 ： 第五章 非平衡載流子 ① 過剩載流子滿足的方程 ② 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，過剩載流子濃度不隨時間變化，因此 所以 即 有一塊 n型 Si樣品， 壽命是 1us，無光照的電阻率是 10Ω?cm 。 已知 n型 Si電阻率 =10Ω?cm時， ND=7 1014cm?3； 電子和空穴遷移率分別為 1350cm2/VS。 完成準(zhǔn)平衡分布時間 （晶格馳豫時間 1010s） 壽命 τ（ ~ μs） 準(zhǔn)費米能級 3 ? 準(zhǔn)費米能級 費米能級和統(tǒng)計分布函數(shù)指熱平衡狀態(tài)系統(tǒng)； 電子系統(tǒng)熱平衡狀態(tài)是通過熱躍遷實現(xiàn)。因費米能級和統(tǒng)計分布函數(shù)對導(dǎo)帶和價帶各自仍適用，他們都是 局部的費米能級 ，稱其為“ 準(zhǔn)費米能級 ”； 導(dǎo)帶和價帶的不平衡表現(xiàn)在他們的準(zhǔn)費米能級不重合，分別用 EFn, EFp表示。 非平衡載流子越多，準(zhǔn)費米能級偏離 EF 就越遠(yuǎn)。試計算這種情況下準(zhǔn)費米能級的位置，并和原來的費米能級做比較。 丙：空穴俘獲率 =rppnt ?。嚎昭òl(fā)射率 =s+(Ntnt) Nt復(fù)合中心濃度； nt復(fù)合中心能級電子濃度 復(fù)合理論 6 ? 復(fù)合率 穩(wěn)態(tài)時 甲＋丁＝乙＋丙 （ nt不變 ） 甲－乙＝丙－?。?凈復(fù)合率 U s_， s+為常數(shù)（只與 T有關(guān)，與 n、 p無關(guān)） 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＋丁＝乙＋丙 常數(shù) 代入穩(wěn)態(tài)條件， 得 凈復(fù)合率 U＝甲－乙＝丙－丁＝ 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
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