МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОННЫХ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ

Определение времени жизни носителей заряда в полупроводниках методом модуляции проводимости

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Физические основы микроэлектроники» для студентов специальности 220500 «Конструирование и технология ЭВС»

КУРСК 1999

Составители: И.С.Захаров, В.В.Умрихин

УДК 621.382

Определение времени жизни носителей заряда в полупроводниках методом модуляции проводимости: Методические указания к лабораторной работе/ Курск. гос. техн. ун-т.; Сост.: И.С.Захаров, В.В.Умрихин. Курск, 1999. 8 с.

Предназначены для студентов специальности 220500 "Конструирование и технология ЭВС".

Ил. 3. Библиогр.: 5 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики В.М. Фатьянов

Редактор О.А.Петрова

ЛР N 020280 от 09.12.93. ПЛД № 50-25 от 01.04.97.

Подписано в печать . Формат 60 х 84 1/16. Печать офсетная.

Усл.печ.л. 0,48. Уч.-издат.л. 0,50. Тираж 50 экз. Заказ .

Курский государственный технический университет.

Подразделение оперативной полиграфии Курского государственного

технического университета.

Адрес университета и подразделения оперативной полиграфии: 305040

Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

1. Цель работы

Изучить методику определения времени жизни носителей заряда в полупроводниках методом модуляции проводимости.

2. Неравновесные носители зарядов в

полупроводниках

Свободными носителями зарядов в полупроводнике являются электроны и дырки, участвующие в электропроводности. Возникновение свободных носителей заряда связано с ионизацией атомов, образующих кристаллическую решетку полупроводника. В условиях теплового равновесия скорость возникновения (генерации) свободных носителей равна скорости их исчезновения (рекомбинации). Концентрация носителей заряда, соответствующая тепловому равновесию, называется равновесной.

Под действием света, ионизирующих излучений или сильных электромагнитных полей концентрация свободных носителей в полупроводнике может превышать равновесную. Эту избыточную над равновесной концентрацию носителей заряда называют неравновесной. После прекращения воздействия неравновесная концентрация уменьшается (стремится к равновесной) из-за преобладания процесса рекомбинации. Если неравновесная концентрация мала в сравнении с равновесной, то скорость уменьшения пропорциональна этой неравновесной концентрации

, (2.1)

где 1/() - вероятность рекомбинации носителей заряда за 1 с. Знак "минус" указывает на уменьшение концентрации во времени.

Интегрирование выражения (2.1) дает

, (2.2)

где n₀ - концентрация неравновесных носителей после прекращения внешнего воздействия.

Параметр  называют временем жизни неравновесных носителей заряда. Время жизни характеризует скорость рекомбинации неравновесных носителей и определяется как время, в течение которого их концентрация уменьшается в е = 2,72 раз. Для одного и того же материала величина  может изменяться в довольно широких пределах (обычно от 10 ^-2 до 10 ^-9 с) в зависимости от концентрации примесей, наличия дефектов, состояния поверхности проводника.

Время жизни влияет на ряд характеристик материалов и приборов, изготовленных на их основе, например, на величину обратных токов в p-n- переходах и инерционность. Зависимость обратного тока от времени жизни неосновных носителей гиперболическая, т.е. с уменьшением времени жизни обратный ток перехода растет. Соотношение, определяющее предельную частоту работы диода:

(2.3)

показывает, что для разработки безинерционных приборов требуется полупроводниковый материал с малым временем жизни неосновных носителей заряда в полупроводнике.

Основной задачей данной работы является измерение времени жизни неравновесных неосновных носителей заряда в полупроводнике.