半导体中的非平衡过剩载流子

第 6章 半 导 体 中 的 非 平 衡 过 剩 载 流 子 第 6章 半 导 体 中 的 非 平 衡 过 剩 载 流 子n 6 1载 流 子 的 产 生 与 复 合n 6 2过 剩 载 流 子 的 性 质n 6 3双 极 输 运n 6 4准 费 米 能 级n *6 5过 剩 载 流 子 的 寿 命n *6 6表 面 效 应 n 平 衡 状 态 下 产 生 率 等 于 复 合 率产 生 是 电 子 和 空 穴 的 生 成 过 程复 合 是 电 子 和 空 穴 的 消 失 过 程6.1载 流 子 的 产 生 与 复 合 6.1.1平 衡 半 导 体 6.1载 流 子 的 产 生 与 复 合 6.1.1平 衡 半 导 体 平 衡 态 半 导 体 的 标 志 就 是 具 有 统 一 的 费 米 能 级EF， 此 时 的 平 衡 载 流 子 浓 度 n0和 p0唯 一 由 EF决 定 。平 衡 态 非 简 并 半 导 体 的 n0和 p0乘 积 为 称 n 0p0=ni2为 非 简 并 半 导 体 平 衡 态 判 据 式 。 g 20 0 c v iEn p N N exp( ) nkT 6.1载 流 子 的 产 生 与 复 合 6.1.2过 剩 载 流 子 半 导 体 的 平 衡 态 条 件 并 不 总 能 成 立 ， 如 果 某 些 外界 因 素 作 用 于 平 衡 态 半 导 体 上 ， 如 图 所 示 的 一 定 温 度下 用 光 子 能 量 hEg的 光 照 射 n型 半 导 体 ， 这 时 平 衡 态条 件 被 破 坏 ， 样 品 就 处 于 偏 离 平 衡 态 的 状 态 ， 称 作 非平 衡 态 。 1、 非 平 衡 态 光 照 前 半 导 体 中 电 子 和 空穴 浓 度 分 别 是 n0和 p0， 并 且n0p0。 光 照 后 的 非 平 衡 态 半 导 体 中电 子 浓 度 n=n0+ n ， 空 穴 浓度 p=p0+ p ， 并 且 n= p 。 比 平 衡 态 多 出 来 的 这 部 分载 流 子 n和 p就 称 为 过 剩 载流 子 。 n型 半 导 体 中 称 n为 过剩 电 子 ， p为 过 剩 空 穴6.1载 流 子 的 产 生 与 复 合 6.1.2过 剩 载 流 子2、 非 平 衡 载 流 子 的 产 生 ： 一 般 来 说 ： n型 半 导 体 中 ： n n0， p n0。 p型 半 导 体 中 ： n p0， p 0，g=0.若 假 设 过 剩 载 流 子 浓 度 远 小 于 热 平 衡 电 子 浓 度 ，即 小 注 入 状 态 ， 试 计 算 t=0时 过 剩 载 流 子 浓 度 的 时间 函 数 。 6.3双 极 输 运 双 极 输 运 方 程 的 应 用n 例 6.3 6.3双 极 输 运 双 极 输 运 方 程 的 应 用n 例 6.4 0 2/ 01/2, exp 44 pt ppp x E tep x t D tD t 6.3双 极 输 运 双 极 输 运 方 程 的 应 用 6.3双 极 输 运 介 质 弛 豫 时 间 常 数 n 介 质 弛 豫 时 间 常 数 介 质 弛 豫 时 间 常 数Si： N d=1016cm-3时 ， d=0.539ps 6.3双 极 输 运 测 定 试 验n 海 恩 斯 肖 克 莱 实 验 6.3双 极 输 运 测 定 试 验测 迁 移 率 和 扩 散 系 数 0 2/ 01/2, exp 44 pt ppp x E tep x t D tD t t1 t2 6.4准 费 米 能 级n 平 衡 时 6.4准 费 米 能 级n 非 平 衡 时 00 expexp Fn Fii Fi Fpi E En n n kTE Ep p n kT 6.6表 面 效 应n 表 面 态 无 限 的 表 面 复 合 速 度 ， 会 导 致 表 面 的 过 剩 载流 子 浓 度 和 寿 命 为 零 。 小 结n 非 平 衡 状 态 。n 非 平 衡 过 剩 载 流 子 的 复 合 和 产 生 、 载 流 子 的寿 命 。n 小 注 入 。n 准 费 米 能 级 。n 小 注 入 条 件 下 的 双 极 输 运 方 程n 海 恩 斯 肖 克 莱 实 验 n 表 面 效 应 END