半导体中的非平衡过剩载流子.ppt

第6章半导体中的非平衡过剩载流子,1,第6章半导体中的非平衡过剩载流子,61载流子的产生与复合62过剩载流子的性质63双极输运64准费米能级*65过剩载流子的寿命*66表面效应,2,平衡状态下产生率等于复合率,产生是电子和空穴的生成过程,复合是电子和空穴的消失过程,6.1载流子的产生与复合6.1.1平衡半导体,3,6.1载流子的产生与复合6.1.1平衡半导体,平衡态半导体的标志就是具有统一的费米能级EF，此时的平衡载流子浓度n0和p0唯一由EF决定。平衡态非简并半导体的n0和p0乘积为称n0p0=ni2为非简并半导体平衡态判据式。,4,6.1载流子的产生与复合6.1.2过剩载流子,半导体的平衡态条件并不总能成立，如果某些外界因素作用于平衡态半导体上，如图所示的一定温度下用光子能量hEg的光照射n型半导体，这时平衡态条件被破坏，样品就处于偏离平衡态的状态，称作非平衡态。,1、非平衡态,5,光照前半导体中电子和空穴浓度分别是n0和p0，并且n0>>p0。光照后的非平衡态半导体中电子浓度n=n0+n，空穴浓度p=p0+p，并且n=p。比平衡态多出来的这部分载流子n和p就称为过剩载流子。n型半导体中称n为过剩电子，p为过剩空穴,6.1载流子的产生与复合6.1.2过剩载流子,2、非平衡载流子的产生：,6,一般来说：n型半导体中：n<<n0，p<<n0。p型半导体中：n<<p0，p<0，g=0.若假设过剩载流子浓度远小于热平衡电子浓度，即小注入状态，试计算t>=0时过剩载流子浓度的时间函数。,23,6.3双极输运双极输运方程的应用,例6.3,24,6.3双极输运双极输运方程的应用,例6.4,25,6.3双极输运双极输运方程的应用,26,6.3双极输运介质弛豫时间常数,介质弛豫时间常数,介质弛豫时间常数,Si：Nd=1016cm-3时，d=0.539ps,27,6.3双极输运测定试验,海恩斯肖克莱实验,28,6.3双极输运测定试验,测迁移率和扩散系数,t1,t2,29,6.4准费米能级,平衡时,30,6.4准费米能级,非平衡时,31,6.6表面效应,表面态,无限的表面复合速度，会导致表面的过剩载流子浓度和寿命为零。,32,小结,非平衡状态。非平衡过剩载流子的复合和产生、载流子的寿命。小注入。准费米能级。小注入条件下的双极输运方程海恩斯肖克莱实验表面效应,33,END,34,