Valoarea constantă a fotoconductivității este determinată de durata de viață a transportatorilor. La rândul lor, aceste timpuri sunt reglementate prin procese de recombinare. Recombinarea purtătorilor de sarcină se produce în principal prin nivelurile de impurități, deoarece probabilitatea de a captura o impuritate liberă la nivel de electroni sau defect (adică, centrul de impurități capturate anterior gaura) este semnificativ mai mare decât probabilitatea recombinării directă a transportatorilor liberi.
Prin urmare, introducerea specială a impurităților poate schimba natura proceselor de recombinare și, în consecință, a proprietăților fotoconductive ale semiconductorilor. Modurile de împrăștiere a energiei eliberate în timpul recombinării purtătorilor determină tipul de proces de recombinare:
a) pentru recombinarea radiativă, energia este îndepărtată de fotoni;
b) în cazul recombinării multiphonon, energia eliberată trece în energia oscilațiilor termice;
c) pentru recombinarea Auger (șoc sau recombinare în trei frecvențe), energia eliberată este transferată la un electron sau o gaură liberă. Mecanismul de recombinare Auger este că o coliziune are loc simultan doi electroni liberi și o gaură sau două găuri și un singur electron liber, are loc aducerea recombinare a electronilor și găuri, iar al treilea pasaj mediu în zona corespunzătoare. Legea conservării energiei și a impulsului este îndeplinită. Acest al treilea transportator ca urmare a coliziunilor cu zăbrele transmite excesul de energie și vine în echilibru cu zăbrele;
d) În cazul recombinării în plasmă, energia este transferată întregului sistem de transportatori liberi. Aceasta determină excitația oscilațiilor plasmatice.
Rata de recombinare a purtătorului r este direct proporțională cu centrele de concentrare și de recombinare Nr, adică:
unde # N; p - coeficient de recombinare.
În cazul recombinării directe a unui electron liber cu o gaură liberă, Nr n = p = n. apoi ratele de recombinare:
Acest caz se numește recombinare patratică. Recombinarea directă sau recombinarea patratică este esențială numai la o concentrație ridicată a purtătorului, adică la (n, p)> 10 17 cm -3. valoare Nr. Are o dimensiune de timp și se numește durata de viață a încărcătoarelor de încărcare a recombinării.
8.12 Principala relație caracteristică
fotoconductie
Rescriim ecuațiile de continuitate (8.19) în următoarea formă:
unde este viteza fotogenerării transportatorilor și durata de viață a purtătorilor de taxe.
În absența iluminării, într-o stare de echilibru staționar și, prin urmare, (8.25)
Înlocuind (8.25) în ecuațiile (8.24), obținem:
În condiții staționare. rata de generare este egală cu rata de recombinare a purtătorilor de sarcină, de la care obținem:
Expresia (8.27) se numește relația caracteristică principală pentru fotoconductivitate. Concentrația purtătorilor de încărcătură de neechilibru care apar în timpul iluminării unui semiconductor este egală cu produsul ratei lor de generare și a duratei de viață.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: