1.3 Центры прилипания и центры рекомбинации.

При анализе процессов рекомбинации носителей заряда учитываются захваты электронов и дырок ловушками, так и тепловой заброс захваченных электронов и дырок с ловушек в зоны.

При этом явление теплового возбуждения захваченных носителей с уровня ловушки приводит к увеличению времени жизни, а, следовательно, к уменьшению скорости рекомбинации.

Соотношение интенсивностей этих процессов зависит от положения энергетического уровня ловушек.

Рис. 2. Полупроводник, содержащий ловушки захвата и рекомбинационные ловушки.

На рис. 2. показана энергетическая схема полупроводника, содержащего локальные центры, характеризующиеся различными уровнями в запрещенной зоне. Если энергетический уровень ловушек расположен близко к дну зоны проводимости, вероятность тепловой ионизации велика. Такие центры находятся в состоянии непрерывного обмена электронами с зоной проводимости и не вносят существенного вклада в процессы рекомбинации. Это центры прилипания, а соответствующие им уровни – уровни прилипания.

Вблизи верхнего края валентной зоны располагаются уровни прилипания для дырок.

Ловушки, которые осуществляют захват электронов и дырок, в результате чего происходит их рекомбинация, называются центрами рекомбинации, а соответствующие им уровни – уровнями рекомбинации. Энергетический уровень, для которого вероятность рекомбинации и теплового заброса одинакова, называется электронным демаркационным уровнем. С ростом температуры демаркационный уровень сдвигается к середине запрещенной зоны, и центры рекомбинации будут переходить в центры прилипания.

1.4 Уравнение непрерывности.

x+dx

Рассмотрим одномерный однородный полупроводник, в котором концентрация электронов меняется только в направлении оси X.

I(x+dx)000))))) )))

I(x)

E_c

E_v

Пусть в момент времени t концентрация электронов n(x, t), тогда число электронов в элементе dx составит n(x, t)dx, в момент времени (t+dt) их количество будет n(x, t+dt)dt, изменение числа электронов за время dt в объеме dx составит

Это изменение числа электронов может происходить в результате процессов генерации, рекомбинации, а также диффузии и дрейфа.

Световая генерация в объеме dx за время dt создает gdxdt электронов, где g – это число электронно-дырочных пар, создаваемых светом за 1 сек в 1 см³.

Изменение числа электронов вследствие рекомбинации в объеме dx за время dt

где r – скорость рекомбинации.

Изменение количества носителей заряда в объеме dx вследствие диффузии , - число электронов проходящих через 1 см² поверхности за 1 сек. , где – коэффициент диффузии электронов.