Скорость - процесс - генерация
Cтраница 1
Скорость процесса генерации - рекомбинации существенно зависит от присутствия в кристалле полупроводника ловушек. [1]
Обозначим г; и g / скорости процессов генерации и рекомбинации, протекающих без внешних воздействий, а ГЕ и ЕЕ - скорости процессов рекомбинации и генерации, протекающих вследствие каких-либо внешних воздействий. [2]
 |
Структура фоторе - [ IMAGE ] Фоторезистор в. [3] |
Так как скорость генерации неравновесных носителей заряда остается постоянной при постоянном световом потоке, то скорость рекомбинации быстро нарастает и достигает скорости процесса генерации носителей. В результате устанавливается статическое состояние для неравновесной концентрации носителей. [4]
Влияние ловушек на скорость процессов генерации и рекомбинации существенно зависит от расположения энергетического уровня ловушек по отношению к уровням валентной зоны и зоны проводимости. [5]
Как мы уже указывали, в полупроводнике, находящемся в термодинамическом равновесии, идут процессы рекомбинации и генерации, кинетическое равновесие между которыми поддерживает неизменную термодинамически равновесную концентрацию носителей заряда п0 и рн. Обозначим гг и gT скорости процессов генерации и рекомбинации, протекающих без внешних воздействий, а ГЕ и gE - скорости процессов рекомбинации и генерации, протекающих вследствие каких-либо внешних воздействий. [6]
Скорость рекомбинации пропорциональна коэффициенту К и произведению концентрации носителей заряда. Величина этого коэффициента, а следовательно, и скорости процесса генерации - рекомбинации существенно зависит от конкретного механизма процесса. В том случае, когда переход электрона из одной зоны в другую происходит в одну стадию, скорости генерации и рекомбинации имеют, как правило, очень низкие значения. Резкое возрастание этих скоростей возможно за счет взаимодействия электронов с так называемыми ловушками или центрами рекомбинации. Под ловушкой подразумевается энергетический уровень, находящийся в пределах запрещенной зоны и способный обмениваться электронами как с валентной зоной, так и с зоной проводимости. При наличии ловушек переход электрона через запрещенную зону может осуществляться в две или более стадии, например, из зоны проводимости на ловушку и затем с ловушки в валентную зону. Воздействие ловушек на скорость процесса генерации - рекомбинации объясняется тем, что они ускоряют обмен энергией между кристаллом и рекомбини-рующей парой носителей. Одним из условий протекания процесса рекомбинации является отвод выделяющейся энергии от рекомбинирующей пары. Рассмотрим обе эти возможности. [7]
Такой положительный заряд в полупроводнике, образованный за счет локального дефекта валентных связей, получил в научной литературе название дырки. Таким образом, в результате теплового движения или внешних воздействий возникают пары свободных носителей заряда - электронов и дырок. Дырку можно считать свободным носителем заряда наряду с электроном, поскольку описанный выше процесс движения дырок приводит в конечном счете к переносу заряда. Этот процесс носит название рекомбинации и всегда существует наряду с генерацией ( рождением) пар электрон - дырка. Скорости процессов генерации и рекомбинации в стационарном режиме равны, но количество свободных носителей в веществе оказывается тем больше, чем выше температура или уровень внешнего излучения. [8]
За счет энергии падающего на кристалл света происходит также возбуждение примесных атомов. Для определения минимальной частоты, начиная с которой происходит такое возбуждение, в формулу ( 125) вместо ширины запрещенной зоны следует подставить значение энергии активации данной примеси. При этом очевидно, что примесное поглощение происходит при более низких частотах, чем собственное. Ясно также, что в результате возбуждения примесных атомов образуются не два носителя заряда, как это было при собственном поглощении, а один носитель и один ионизованный атом примеси. Заметим, что поскольку при обычных температурах легирующие примеси в большинстве полупроводниковых материалов практически полностью ионизованы, то поглощение света этими примесями возможно только при очень низкой температуре. Поэтому при обычных температурах примесное поглощение происходит в основном за счет ионизации ловушек, лежащих в средней части запрещенной зоны. Это явление часто наблюдается на практике, причем освещение полупроводника, в котором имеются уровни прилипания, приводит к существенному уменьшению скорости процесса генерации - рекомбинации. [9]
Скорость рекомбинации пропорциональна коэффициенту К и произведению концентрации носителей заряда. Величина этого коэффициента, а следовательно, и скорости процесса генерации - рекомбинации существенно зависит от конкретного механизма процесса. В том случае, когда переход электрона из одной зоны в другую происходит в одну стадию, скорости генерации и рекомбинации имеют, как правило, очень низкие значения. Резкое возрастание этих скоростей возможно за счет взаимодействия электронов с так называемыми ловушками или центрами рекомбинации. Под ловушкой подразумевается энергетический уровень, находящийся в пределах запрещенной зоны и способный обмениваться электронами как с валентной зоной, так и с зоной проводимости. При наличии ловушек переход электрона через запрещенную зону может осуществляться в две или более стадии, например, из зоны проводимости на ловушку и затем с ловушки в валентную зону. Воздействие ловушек на скорость процесса генерации - рекомбинации объясняется тем, что они ускоряют обмен энергией между кристаллом и рекомбини-рующей парой носителей. Одним из условий протекания процесса рекомбинации является отвод выделяющейся энергии от рекомбинирующей пары. Рассмотрим обе эти возможности. [10]
Страницы: 1