Până în prezent, au fost luate în considerare concentrațiile de electroni și gauri, care se stabilesc în timpul echilibrului termodinamic al unui semiconductor. Dar este posibil să se creeze o concentrație de purtători care să depășească concentrația de echilibru. De exemplu, atunci când un cristal este iradiat cu lumină de frecvență cu o energie fotonică. mai mare decât lățimea benzii interzise. Cantitatea de lumină își poate transfera energia către electron și îl poate transfera de la starea legată la starea liberă - va fi generată o pereche de electroni. Purtătorii suplimentari care apar datorită iradierii sunt numiți neechilibri, iar creșterea conductivității electrice a cristalului, ca o consecință, este fotoconductivitatea.
Ca și în cazul purtătoarelor de echilibru, procesul de generare a electronilor și a găurilor sub acțiunea luminii este însoțit de un proces invers al recombinării purtătorului. Atunci când ratele proceselor directe și inverse devin identice, în semiconductor se stabilește densitatea purtătoare (dar fără echilibru în sens termodinamic!).
Să luăm în considerare cazul unui semiconductor intrinsec în care conductibilitatea de echilibru (adică, în absența iluminării) și conductibilitatea găurilor sunt neglijabile în comparație cu concentrațiile lor produse de lumină. Aceasta înseamnă că iluminarea cristalului este destul de mare. Rata de schimbare a concentrației de electroni este determinată de raportul dintre ratele de generare și recombinare:
Putem presupune că rata de generare este proporțională cu numărul de quanta de lumină care se încadrează pe unitatea de suprafață a cristalului pe unitate de timp și, prin urmare, este proporțională cu iluminarea:
unde este coeficientul de proporționalitate, care depinde nu numai de proprietățile semiconductorului, ci și de frecvența sau compoziția spectrală a luminii incidente. Rata de recombinare a purtătorului, ca mai înainte, este determinată de relația (12). Ca rezultat, obținem:
Mai întâi de toate, să luăm în considerare regimul staționar în care și. Ecuația (18) dă concentrația staționară
Când iluminarea este oprită, numai procesele de recombinare din semiconductor conduc la o scădere continuă a concentrației purtătorului. Pentru a obține dependența corespunzătoare. trebuie să fie pus în ecuația (18) și, rescris în formă
efectuați integrarea. Gasim constanta de integrare din conditie la (momentan corespunde opririi iluminarii). Aceasta oferă:
numita durata de viata a transportatorilor. După cum rezultă din (20), concentrația purtătorului scade cu un factor de două ori pe an.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: