КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Генерация и рекомбинацияПри температуре Т > 0 средняя энергия фонона равна
Еср = 3/2 kT (2.6)
(k - постоянная Больцмана), например, при комнатной температуре Т = 300 К она равна 0,039 Эв).
В стационарных условиях электронная подсистема кристалла в целом находится в тепловом равновесии с колебаниями решетки. Сравнить Еср с Eg= 1,1 эВ для кремния.
Однако существует конечная вероятность того, что фонон имеет энергию Eg, которая может значительно превышать среднюю, эта вероятность пропорциональна
P ~ e-Eg/kT (2.7)
Электроны постоянно обмениваются энергией с фононами в процессе столкновений. Тепловым возбуждением электрона называется акт передачи энергии от фонона электрону такой, что происходит разрыв ковалентной связи.
Если электрон получит от фонона энергию больше или равную Eg он может ²переброситься² из валентной зоны в зону проводимости, где он становится свободным и может участвовать в переносе заряда при приложении внешнего электрического поля. Одновременно с переходом электрона в зону проводимости в валентной зоне образуется ²свободная² дырка, которая также участвует в электропроводности.
!!!ГЕНЕРАЦИЯв собственных полупроводниках свободные электроны и дырки рождаются парами, этот процесс называется генерацией электронно-дырочных пар (рис. 2.4). !!!РЕКОМБИНАЦИЯ - обратный процесс - взаимная аннигиляция электронов и дырок, когда электрон возвращается в валентную зону. Этот процесс называется рекомбинацией электронно-дырочных пар.
Число генерированных (рекомбинированных) пар носителей заряда в единице объема в единицу времени называется темпом генерации - G (рекомбинации -R). В стационарных условиях темпы тепловой генерации и рекомбинации равны, то есть
G = R (2.8)
При этом в п/п существует равновесная концентрация электронов noи дырокpo.
Рис.2.5 Генерация и рекомбинация
Генерация электронно-дырочных пар может происходить и при облучении полупроводника светом частотой g, такой, что энергия фотона удовлетворяет условию (рис. 2.5)
(2.9)
|