5.非平衡载流子

《5.非平衡载流子》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5章非平衡载流子5.1非平衡载流子的注入与复合5.2非平衡载流子的寿命5.3准费米能级5.4复合理论5.5陷阱效应5.6载流子的扩散运动5.7载流子的漂移扩散，爱因斯坦关系式5.8连续性方程式*5.9硅的少数载流子寿命与扩散长度5.1非平衡载流子的注入与复合1非平衡载流子的产生平衡载流子浓度在热平衡状态下的载流子浓度n0,p0外界作用（光、电、高能粒子幅度辐射、热注入等）使半导体中载流子的分布偏离了平衡态分布，称这些偏离平衡分布的载流子为过剩载流子，也称为非平衡载流子只受温度T影响非简并半导体处于热平衡状态的判据式平衡时载流子

2、浓度过剩载流子浓度公式np=ni2不成立非平衡载流子的光注入小注入条件：注入的非平衡载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小的多大注入Δn（或Δp）>>(n0+p0)5.1非平衡载流子的注入与复合2小注入n型p0<<Δn<

3、衡少子的注入半导体5.1非平衡载流子的注入与复合5非平衡载流子的复合问题：外界注入撤消后，非平衡载流子怎么变化？——复合光电导实验现象：光照停止后，ΔV很快→0，则Δp→0外部作用撤销后：1、激发到导带的电子又回到价带，电子和空穴成对消失；2、非平衡态恢复到平衡态，过剩载流子消失——非平衡载流子的复合；3、热平衡状态下，产生和复合处于相对平衡外部作用开始：产生>复合外部作用停止：产生<复合，之后产生=复合ECEV电子空穴产生复合非平衡载流子的衰减规律令则5.2非平衡载流子的寿命1P——非平衡载流子的复合几率（单位时间内非平衡载流

4、子被复合掉的几率）（小注入条件下，P为常数）Δp(t)——在t时刻非平衡载流子的浓度，则单位时间内非平衡载流子浓度的减少为：假定光注入n型半导体后停止时刻t=0时复合率，即单位时间单位体积内非平衡载流子浓度的减少，为：5.2非平衡载流子的寿命2非平衡载流子的寿命，即非平衡载流子的平均生存时间为1、非平衡少数载流子的影响处于主导、决定地位——τ即为非平衡少数载流子寿命2、当t=τ时，，故寿命标志着非平衡载流子浓度减小到原值的1/e所经历的时间；寿命越短，衰减越快3、τ:高纯Si≥103μs；高纯Ge≥104μs；高纯GaAs≤10

5、-8~10-9s5.2非平衡载流子的寿命3光强恒定，非平衡载流子随时间的变化？产生率(g):即单位时间单位体积产生的电子空穴对数复合率:假定t=0时刻，开始注入光，则有用强光照射n型样品，假定光被均匀的吸收，产生过剩载流子，产生率为gp，空穴寿命为τ。①写出光照下过剩载流子满足的方程；②求出光照达到稳定状态过剩载流子的浓度练习-课后习题2解：第五章非平衡载流子①过剩载流子满足的方程②达到稳定状态，过剩载流子浓度不随时间变化，因此所以即有一块n型Si样品，寿命是1us，无光照的电阻率是10Ω⋅cm。今用光照射该样品，光被半导体均匀

6、吸收，电子-空穴的产生率是1022cm-3/s。已知n型Si电阻率=10Ω⋅cm时，ND=7×1014cm−3；电子和空穴迁移率分别为1350cm2/V·S和500cm2/V·S。试计算①光照下样品的电阻率②并求电导中少数载流子的贡献占多少比例？练习-课后习题3解：第五章非平衡载流子①依题意，光照产生率gp=1022cm-3/s假定室温时杂质全部电离，则n=ND=7×1014cm−3②少子对电导贡献则平衡时，所以5.3准费米能级1准平衡具有统一的EF——热平衡的标志非平衡：没有统一的EFEF在各处的不一样——使系统具有从非平衡向

7、平衡转变的动力热平衡5.3准费米能级2非平衡的含义——指数量上的非平衡，而在能量分布上还是平衡的（严格地说，准平衡）。完成准平衡分布时间（晶格驰豫时间<10-10s）<<寿命τ（~μs）5.3准费米能级3准费米能级1、费米能级和统计分布函数指热平衡状态系统；2、电子系统热平衡状态是通过热跃迁实现。在一个能带范围内，热跃迁频繁，极短时间内就能导致一个能带内的热平衡（能量平衡）；而导带和价带之间隔着禁带，之间的热跃迁稀少（电子空穴复合需要一定的时间——载流子寿命）；3、当半导体的热平衡状态被打破时，可认为导带和价带的电子的能量各自处

8、于平衡态，但导带和价带之间载流子数目处于不平衡状态。因费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍适用，他们都是局部的费米能级，称其为“准费米能级”；4、导带和价带的不平衡表现在他们的准费米能级不重合，分别用EFn,EFp表示。5.3准费米能级4导带和价带的准费米能