Методичка Зубкова
.pdf
Dамб pDn nDp .n p
Подытожим изложенное. В силу того что электроны обладают более высокой подвижностью, чем дырки, они диффундируют быстрее. Однако электростатическое поле, возникающее при разделении носителей заряда, тормозит движение электронов и одновременно ускоряет движение дырок. В результате скорости диффузии электронов и дырок сравниваются и характеризуются единым коэффициентом амбиполярной диффузии.
6.9. Амбиполярный дрейф
Пусть в объеме кристалла создано тянущее электрическое поле с использованием приложенных к противоположным торцам образца контактов (рис. 6.8). Рассмотрим дрейф неравновесного пакета дырок под действием тянущего поля. Этот пакет избыточных носителей заряда инжектируется, например, коротким прямоугольным импульсом напряжения. Диффузией носителей заряда в такой геометрии задачи можно пренебречь. Электрические
контакты располагаются очень далеко.
Можно показать, что в данном Выход случае при высоком уровне инжекции
однополярной подвижностью p поль-
зоваться нельзя. Необходимо учиты- |
|
|
|
||
|
n |
||||
Eтян |
|||||
вать неосновные носители заряда. |
|||||
|
|
|
|
||
Здесь роль суммарной подвижности |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
||
Рис. 6.8. Красчетуамбиполярной |
|||||
играет величина |
|||||
подвижности |
|||||
|
|||||
амб p n n p ,n p
называемая амбиполярной подвижностью.
6.10.Контрольные вопросы
1.Дайте определения понятиям «генерация» и «рекомбинация».
2.Поясните различие между центрами захвата и рекомбинации.
3.Какими уравнениями описываются процессы рекомбинации в полупроводниках?
4.В чем заключается принцип детального баланса?
5.Дайте классификацию механизмов рекомбинации.
101
6.Как происходит рекомбинация через глубокий центр? От каких факторов зависит постоянная времени рекомбинации Шокли–Рида?
7.Поясните разновидности механизмов Оже-рекомбинации.
8.Что такое «коэффициент амбиполярной диффузии»?
9.Что такое «амбиполярная подвижность»?
102
Список использованной литературы
1.NSM Archive – Physical Properties of Semiconductors. URL://http:www.matprop.ru.
2.Грундман М. Основы физики полупроводников. Нанофизика и технические приложения. М.: Физматлит, 2012. 772 с.
3.Стильбанс Л. С. Физика полупроводников. М.: Сов. радио, 1967. 452 с.
4.Ансельм А. И. Введение в теорию полупроводников. М.: Наука, 1978. 618 c.
5.Colinge J.-P., Colinge C. A. Physics of semiconductor devices. Berlin; New York; London: Springer, 2002. 436 p.
6.Алешкин В. Я. Современная физика полупроводников. Н. Новгород: Изд-во ННГУ им. Н. И. Лобачевского, 2013. 132 c.
7.Bardeen J., Shockley W. Deformation potentials and mobilities in non-polar crystals // Phys. Rev. 1950. Vol. 80, № 1. Р. 72–80.
8.Смит Р. Полупроводники. М.: Мир, 1982. 560 с.
9.Blood P., Orton J. W. The electrical characterization of semiconductors: majority carriers and electron states. Academic Press Ltd, 1992. 735 p.
10.Блэйкмор Дж. Статистика электронов в полупроводниках. М.: Мир, 1969.
11.Бургуэн Ж., Ланно М. Точечные дефекты в полупроводниках. Экспериментальные аспекты. М.: Мир, 1985. 304 с.
12.Пихтин А. Н. Квантовая и оптическая электроника. М.: Абрис, 2012. 656 c.
Список рекомендуемой литературы
Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела: в 2 т. М.: Мир, 1979.
Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1990. 688 c.
Виолина Г. Н., Глинский Г. Ф., Зубков В. И. Оптические и кинетические явления в твердых телах: лаб. практикум. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2010.
Глинский Г. Ф. Полупроводники и полупроводниковые наноструктуры: симметрия и электронные состояния. СПб.: Технолит, 2008. 324 с.
ЗегряГ. Г., ПерельВ. И. Основыфизикиполупроводников. М.: Физматлит, 2009. 335 с. Зеегер К. Физика полупроводников. М.: Мир, 1977. 616 с.
Киреев П. С. Физика полупроводников: учеб. пособие для втузов. М.: Высш. шк., 1975. 584 с.
Павлов П. В., Хохлов А. Ф. Физика зтвердого тела. М.: Высш. шк., 2000. 494 с. Фистуль В. И. Введение в физику полупроводников. М.: Высш. шк., 1984. 352 с. Шалимова К. В. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат, 1985. 392 с.
Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников. М.: Физматлит, 2002. 560 с.
103
Оглавление |
|
Введение.................................................................................................................. |
3 |
1. Зонная структура полупроводников со структурой алмаза |
|
и сфалерита ........................................................................................................ |
5 |
1.1. Формирование ковалентного кристалла.................................................... |
5 |
1.2. Зона Бриллюэна. Зонная структура полупроводников ............................ |
9 |
1.3. Зонная структура распространенных полупроводников. |
|
Температурная зависимость ширины запрещенной зоны..................... |
13 |
1.4. Твердые растворы полупроводников....................................................... |
16 |
1.5. Контрольные вопросы ............................................................................... |
18 |
2. Дефектные уровни в запрещенной зоне полупроводника...................... |
20 |
2.1. Классификация дефектов .......................................................................... |
20 |
2.2. Точечные дефекты...................................................................................... |
20 |
2.3. Водородоподобные примеси..................................................................... |
24 |
2.4. Дефекты, обусловливающие появление глубоких уровней |
|
в полупроводнике....................................................................................... |
26 |
2.5. Контрольные вопросы ............................................................................... |
30 |
3. Статистика равновесных носителей заряда в полупроводниках ......... |
31 |
3.1. Общие положения...................................................................................... |
31 |
3.2. Плотность разрешенных состояний......................................................... |
31 |
3.3. Функция распределения Ферми–Дирака................................................. |
33 |
3.4. Равновесная концентрация свободных носителей заряда |
|
в полупроводнике....................................................................................... |
35 |
3.5. Равновесная концентрация электронов и дырок в собственном |
|
полупроводнике.......................................................................................... |
38 |
3.6. Статистика электронов в примесном полупроводнике. Фактор |
|
вырождения энергетического уровня....................................................... |
39 |
3.7. Уравнение электронейтральности............................................................ |
40 |
3.8. Температурная зависимость уровня Ферми в полупроводниках.......... |
43 |
3.9. Расчет концентрации носителей заряда в компенсированном |
|
примесном полупроводнике ..................................................................... |
45 |
3.10. Расчет положения уровня Ферми в компенсированном |
|
примесном полупроводнике................................................................... |
47 |
3.11. Основные и неосновные носители заряда............................................. |
48 |
104 |
|
3.12.Решения уравнения электронейтральности для компенсированного полупроводника на участках,
обусловленных различными каналами термогенерации..................... |
50 |
3.13. Контрольные вопросы ............................................................................. |
52 |
4. Кинетические процессы в полупроводниках. Неравновесная |
|
функция распределения................................................................................. |
53 |
4.1. Кинетическое уравнение Больцмана........................................................ |
53 |
4.2. Приближение времени релаксации. Подвижность носителей заряда.... |
60 |
4.3. Контрольные вопросы ............................................................................... |
62 |
5. Механизмы рассеяния носителей заряда в полупроводнике................. |
63 |
5.1. Основные механизмы рассеяния. Общие положения............................ |
63 |
5.2. Рассеяние носителей заряда на динамических дефектах....................... |
65 |
5.3. Рассеяние на акустическом деформационном потенциале.................... |
67 |
5.4. Проявление зонной структуры полупроводника |
|
и типа химической связи в решеточном рассеянии................................ |
70 |
5.5. Рассеяние на статических дефектах (ионизованная примесь)............... |
72 |
5.6. Рассеяние на поверхности......................................................................... |
76 |
5.7. Рассеяние носителей заряда на дислокациях.......................................... |
77 |
5.8. Межэлектронное рассеяние....................................................................... |
78 |
5.9. Смешанное рассеяние носителей заряда................................................. |
79 |
5.10. Контрольные вопросы ............................................................................. |
81 |
6. Неравновесные носители заряда в полупроводниках. Генерация |
|
и рекомбинация носителей заряда .............................................................. |
82 |
6.1. Общие представления о неравновесных носителях заряда................... |
82 |
6.2. Основные уравнения, характеризующие поведение |
|
неравновесных носителей заряда............................................................. |
84 |
6.3. Принцип детального баланса. Центры захвата |
|
и центры рекомбинации ............................................................................ |
89 |
6.4. Рекомбинационные явления в полупроводниках................................... |
92 |
6.5. Межзонная рекомбинация......................................................................... |
94 |
6.6. Рекомбинация Шокли–Рида через статические дефекты...................... |
95 |
6.7. Оже-рекомбинация..................................................................................... |
97 |
6.8. Амбиполярная диффузия неравновесных носителей заряда............... |
100 |
6.9. Амбиполярный дрейф.............................................................................. |
101 |
6.10. Контрольные вопросы ........................................................................... |
101 |
Список использованной литературы................................................................. |
103 |
Список рекомендуемой литературы.................................................................. |
103 |
105 |
|
Виолина Галина Николаевна Зубков Василий Иванович
Физика полупроводнзиков
Учебное пособие
Редактор И. Г. Скачек
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Подписано в печать 30.11.17. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Печ. л. 6,75.
Гарнитура «Times New Roman». Тираж зэкз. Заказ 155.
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
106