Orice electron care a intrat în banda de conducere este într-o stare metastabilă și în cele din urmă revine la o stare la o energie mai mică. Trebuie să se întoarcă în spațiul gol din banda de valență și, prin urmare, la întoarcere, electronul elimină gaura. Acest proces se numește recombinare. Există trei tipuri principale de recombinare:
- Radiație (interbandă) recombinare
- Auger recombinare
- Recombinare prin intermediul centrelor de impurități
Trei tipuri de recombinare sunt afișate în următoarea animație:
Radiație (interbandă) recombinare
Mecanismul de recombinare radiativă domină în semiconductorii cu bandă directă. Cel mai strălucit exemplu de utilizare a recombinării radiative în dispozitivele cu semiconductori este lumina produsă de diode emise de lumină. Recombinarea interbandă domină, de asemenea, celulele solare care concentrează radiațiile și celulele solare cosmice, care sunt fabricate din materiale cu goluri directe (GaAs). Cu toate acestea, cele mai multe celule solare terestre sunt realizate din siliciu, care este indirect semiconductor și prin urmare interbanda de recombinare în siliciu este neglijabilă și de obicei este neglijată. Principalele caracteristici ale recombinării interband sunt:
- Electronul este combinat direct într-o gaură din banda de valență cu emisia unui foton
- Energia fotonului astfel creat este egală cu energia benzii interzise, astfel încât fotonii sunt absorbiți relativ slab și pot lăsa semiconductorul.
Recombinare prin intermediul centrelor de impurități
Acest tip de recombinare se numește și recombinarea Shockley-Read Hall (SRH). Are loc în prezența impurităților, defectelor etc. Recombinarea SRH are loc în două etape:
- Electronul (sau gaura) este capturat de nivelul de energie din banda interzisă, care a apărut datorită prezenței defectelor în rețeaua de cristal. Defectele pot fi fie nedorite, fie introduse în mod deliberat în material, de exemplu prin dopaj.
- Dacă gaura (sau electronul) se ridică la același nivel înainte ca electronul (gaura) să revină la banda de conducție, se recombină.
Frecvența cu care purtătoarele sunt capturate de nivelul de energie în intervalul de bandă depinde de îndepărtarea acestui nivel de la marginile benzilor. Prin urmare, dacă nivelul este apropiat de marginea benzii de conducere, este probabil să se recombineze, deoarece electronul este mai probabil să se întoarcă la banda de conducere decât să recombine cu o gaură care trebuie să crească la același nivel. Astfel, recombinarea prin niveluri situate în centrul benzii interzise este cea mai probabilă.
Auger recombinare
Trei purtători sunt implicați în procesul de recombinare Auger. Electronul și gaura se recombinesc, dar în loc să emită energie sub formă de căldură sau foton, o dau celui de-al treilea purtător - electronul din banda de conducție. Mai mult, acest electron este coborât până la fundul benzii de conducere, pierzând energie pe interacțiunea termică.
Recombinarea Auger este esențială pentru dopajul puternic și concentrația mare a purtătorului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: