半导体物理北交经典课件考研必备第五章2．电注入对同块材料：注意：4．大注入、小注入例：1cm的n型硅中，n05.51015cm-3,p03.1104cm-3.注入非子n=p=1010cm-3则n<<n0，小注入但p>>p0。二、非平衡时的附加电导——附加电导率光注入引起附加光电导三、非平衡载流子的检测与寿命无光照时：2．非平衡载流子随时间的变化规律(2)取消光照3．非子的平均寿命当t0时，t时刻单位时间单位体积被复合掉的非子数，为：C为积分常数0非子的平均寿命：§5.2准费米能级和非平衡载流子浓度热平衡状态的标志－－统一的费米能级来描述电子和空穴浓度热平衡态时：2．准费米能级的位置N型材料：N型3．非平衡态的浓度积与平衡态时的浓度积EFn和EFp偏离的大小反映np和ni2相差的程度，即半导体偏离热平衡态的程度§5.3非平衡载流子的复合一、复合类型按复合发生的位置分二、非子的直接复合当n=n0，p=p0时，非平衡态下的产生率Ec电子由Ec→Et导带的电子浓度→n复合中心上的电子浓度→nt热平衡时，电子的产生率＝电子的复合率(乙)→浅能级杂质对复合中心：(丙)度，称为大注入。假设t=0时，停止光照非子从一端沿整个表面均匀产生，在x方向方向加光照、电场取一小体积元dV，横截面为单位面积1．非子的扩散运动和一维稳态时的扩散方程●当Et<EF时，在热平衡态时，Nt中大部分已被电子占有，空穴很少，nt小热平衡时n0·p0=ni2，非平衡时n·p＞ni2单位时间、单位体积中积累的非子为：产生的非子一般都用n，p来表示。●n很大，可以忽略n1在t时间间隔中，非子的减少量：p(t)—p(t+t)非子从一端沿整个表面均匀产生，产生的非子一般都用n，p来表示。●由于内部有其它产生，使载流子。●均匀掺杂，均匀光照：●电场作用下的漂移运动；3．间接复合的复合率ui和寿命i2．复合稳态时复合中心的电子浓度甲3．间接复合的复合率ui和寿命i热平衡时非平衡态时(1)小注入的N型材料Ec同样n0>>p1N型材料的非子的间接复合寿命决定于空穴的寿命(2)小注入的p型材料小注入时非子的寿命决定于少子的寿命。4．有效复合中心若：当●如果EtEc，那么由Ec—Et决定的n1大，四、表面复合—-半导体表面发生的复合过程个/scm22．影响表面复合的因素及寿命表示式§5.4陷阱效应对于●当Et<EF时，在热平衡态时，Nt中大部分已被电子占有，空穴很少，nt小描述电子和空穴浓度对直接复合，用Rd表示复合率us：单位时间流过单位表面积的非平衡载流子，单位：个/s·cm2和漂移运动），从而使体内的载流子。非子从一端沿整个表面均匀产生，在单位时间中净留在单位体积中的空穴数为：Rd=rdn0p0—热平衡rd为直接复合的复合系数5非平衡态下载流子的运动1．陷阱效应中的载流子浓度注入非子n=p=1010cm-3t=时，非子浓度减到：n0，p0—热平衡载流子浓度2．陷阱上的电子对电导的间接贡献稳态时陷阱上的电子浓度nt少子浓度随时间的变化规律：为陷阱上的非子浓度2．陷阱上的电子对电导的间接贡献三、有效陷阱效应当：时，最有效●当Et>EF时，Ec-Et小，n1大，电子从Et激发到Ec的几率大；no是少子，陷阱是少子陷阱四、饱和陷阱要达到饱和：●n很大，可以忽略n1t§5.5非平衡态下载流子的运动一、非平衡载流子的扩散运动和扩散电流光照在x=x处，取截面A，x=x+x处取截面B，两截面垂直于x轴，并且都为单位面积1cm2Dp为扩散系数，量纲为cm2/s单位时间单位体积被复合掉的非子为：在稳态时，积累的载流子应等于复合掉的载流子2．典型样品的分析x↑wx3．非平衡载流子的扩散电流密度1．少子空穴电流2．多子电流密度多子电流密度：三、爱因斯坦关系电子扩散电流密度：导带底的能量应为Ec-qV(x)对于空穴：总电流密度：1．少子电流连续性方程的一般形式以N型半导体为例在单位时间中净留在单位体积中的空穴数为：(2)其它因素的产生率gp2．连续性方程的应用●均匀电场：令：对很厚的样品：A=0，●电场很强x●电场很弱(2)光激发载流子的衰减●无电场：=0(3)扩散方程第五章非平衡载流子感谢观看