Название: Анализ процессов в полупроводниковых устройствах - учеб. пособие (В.С. Данилов) Жанр: Экономика Просмотров: 1389 |
1.3.2. теория «ловушек» шокли, рида и холлаВ разд. 1.1.4 отмечалось два пути генерации носителей: Генерация и рекомбинация носителей в полупроводниках
осуществляется четырьмя процессами перехода (см. рис. 1.8, б–е) для
единственной энергетической ловушки. В пределах запрещенной зоны по уровням
энергий распределено большое количество таких ловушек. Если эти энергетические
уровни (ловушки), или их еще называют локальными уровнями, находятся вблизи дна
зоны проводимости, то вероятность обратного теплового перехода электрона в зону
проводимости с локального уровня гораздо выше, чем вероятность захвата дырки из
валентной зоны и рекомбинации его на этом локальном уровне. По сути, процесс
сведется к энергичному обмену электронами таких близко лежащих локальных
уровней и зоной проводимости. То же самое можно сказать и относительно дырок,
если локальные уровни расположены вблизи потолка валентной зоны. Иначе
развивается процесс вблизи середины запрещенной зоны, т. е. на глубоких
локальных уровнях. Для теплового перехода электрона с такого уровня в зону
проводимости, электрон должен поглотить одновременно несколько фононов, так как
энергии одного для такого перехода недостаточно. Вероятность поглощения многих
фононов одним электроном незначительна, значит, незначительна и вероятность
перехода электрона в зону проводимости. Тогда более вероятными становятся
захват дырки локальным уровнем, заполненным электронами, и рекомбинация ее с находящимся
там электроном. Важно также, что вероятность встречи дырки с неподвижным
электроном, находящимся на глубоком локальном уровне, значительно выше
вероятности встречи ее с подвижным электроном. Поэтому глубокий локальный
уровень является эффективным центром рекомбинации, а в полупроводниках с
широкой запрещенной зоной этот вид рекомбинации преобладает. В процессе
рекомбинации участвуют все локальные уровни, однако ведущая роль принадлежит
лишь наиболее близко расположенным к собственному уровню Ферми. Теория
рекомбинации через локальные уровни была разработана Ридом, Шокли и Холлом.
Согласно этой теории, число электронов, захваченных из зоны проводимости
ловушками запрещенной зоны в единицу времени и в единице объема, может быть
представлена как
Замена переменной интеграции Е на – полная энергия эмиссии электронов
– полная энергия рекомбинации (захвата дырок) локальными уровнями
– полная энергия эмиссии дырок
Шокли, Рид и Холл в своей модели единичные энергии захвата
где Не будем исследовать, как Шокли, Рид и Холл вывели эти уравнения, но дадим краткую их интерпретацию. Уровень энергии захвата электрона Уровень энергии захвата дырки Уровень энергии электронной эмиссии (т. е. возврата
электрона в зону проводимости) Значение энергии дырочной эмиссии Опираясь на эти выводы, можно сказать, что число электронов, перешедших из валентной зоны в зону проводимости в единицу времени и единице объема, равно
Количество дырок, вернувшихся в валентную зону, .
При устойчивом состоянии эти два количества равны (см.
разд. 1.1.4). Согласно (1.71) и (1.72) это равенство подразумевает Используя уравнения (1.67), (1.68), (1.70) и последнее равенство, а также уравнение (1.71), получаем количество сгенерированных носителей при устойчивом состоянии полупроводника
(1.73) То же выражение можно получить, используя уравнения (1.69), (1.70) и подставляя все в (1.72). Анализируя уравнение (1.73), можно сказать, что если В заключение можно сказать, что уравнение (1.73) универсально и может быть использовано для анализа области полупроводника в состоянии как равновесия, так и неравновесия. |
|
Разделы
Количество литературы
Всего: 763 читаем
Лучшие из лучших
Философия для специалиста - учеб. пособие. (Т.О. Бажутина)
Экономика природопользования - Задачи и упражнения (В.А. Шоба)
Политология - Учеб. пособие.(Денисенко Н.А)
Франчайзинг в сфере малого предпринимательства - учебное пособие (А. Е. Леонов)
Основы финансового функционально-стоимостного анализа - учебное пособие (Щербаков В. А., Приходько)
Направление системы электросвязи Часть 1 - учебное пособие (Анатолий Денисов, Константин Алексеев)
Маркетинг - учебное пособие (О. А. Кислицына, С. И. Потапович, В. К. Стародубцева)
Практикум по конфликтологии - учебное пособие (И.А. Скалабан)
Информатика. Алгоритмический язык Фортран - учебное пособие (Худяков Д.С., Саблина Г.В.)
Основы работоспособности технических систем. Автомобильный транспорт - учебное пособие (Атапин, В.Г)