高二物理競賽非平衡載流子課件

本章內(nèi)容提要非平衡載流子概念復合理論陷阱效應非平衡載流子的運動表面復合中心第5章非平衡載流子非平衡載流子的基本性質(zhì)及其運動規(guī)律（激發(fā)、運動、復合）光敏電阻二極管整流晶體管的放大光電發(fā)光…...重要的半導體效應半導體物理重要內(nèi)容之一半導體器件工作原理的基礎(chǔ)5.1非平衡載流子價帶電子

晶格原子熱振動獲取能量

激發(fā)到導帶電子－空穴產(chǎn)生導帶電子價帶空穴交給晶格原子多余的能量復合、消失電子－空穴復合在單位時間、單位體積內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)目Q——產(chǎn)生率在單位時間、單位體積內(nèi)消失的數(shù)目R——復合率特定溫度下產(chǎn)生復合穩(wěn)態(tài)相互平衡熱平衡狀態(tài)（動態(tài)、相對）處于熱平衡狀態(tài)的半導體，在一定溫度下載流子濃度是一定的平衡載流子濃度n0、p0非簡并半導體處于熱平衡狀態(tài)的判據(jù)式本征載流子濃度ni只是溫度的函數(shù)在非簡并情況下，無論摻雜多少，平衡載流子濃度必定滿足上式熱激發(fā)（本征）導帶電子價帶空穴載流子復合晶格熱平衡狀態(tài)T1熱平衡載流子：一定溫度下，處于熱平衡狀態(tài)下的導電電子和空穴熱激發(fā)（本征）導帶電子價帶空穴載流子復合晶格熱平衡狀態(tài)T2非平衡態(tài)：處于熱平衡態(tài)的半導體，在外界條件作用下，破壞了平衡條件，處于與熱平衡態(tài)相偏離的狀態(tài)。非平衡載流子：比平衡狀態(tài)多出來的部分載流子（過剩載流子）。n、p表示非平衡狀態(tài)的載流子濃度n0、p0表示熱平衡狀態(tài)的載流子濃度非平衡載流子濃度△n=n－n0△p=p－p0

一般討論△n>0（或△p>0）即存在過剩載流子的情況熱平衡的狀態(tài)非平衡少數(shù)載流子注入與復合非平衡載流子的注入：外界作用使半導體中產(chǎn)生非平衡載流子的過程。

光注入：適當波長的光照射半導體表面

電注入：p－n結(jié)施加正向偏壓（Why?)

光照產(chǎn)生非平衡載流子滿足一定條件n=n0+△np=p0+△p平衡載流子滿足費米－狄拉克統(tǒng)計分布過剩載流子不滿足費米－狄拉克統(tǒng)計分布且公式不成立載流子的產(chǎn)生和復合：電子和空穴增加和消失的過程過剩載流子n型半導體：平衡狀態(tài)時的電子是多數(shù)載流子；非平衡態(tài)時注入的電子△n稱為非平衡多數(shù)載流子，而注入的空穴△p稱為非平衡少數(shù)載流子。p型半導體：平衡狀態(tài)時的空穴是多數(shù)載流子；非平衡態(tài)時注入的空穴△p稱為非平衡多數(shù)載流子，

注入的空穴△n稱為非平衡少數(shù)載流子。平衡時過剩載流子電中性條件：小注入條件注入的非平衡載流子濃度比平衡時的多數(shù)載流子濃度小的多N型材料P型材料說明：

即使在小注入的情況下，非平衡載流子濃度還是可以比平衡時的少數(shù)載流子濃度多

。通常說的非平衡載流子，一般都是指非平衡少數(shù)載流子。若不滿足上述條件，則稱為大注入。一般情況下的載流子注入，都是小注入。例：室溫下一受到微擾的摻雜硅，判斷其是否滿足小注入條件？解：滿足小注入條件！（）熱平衡時：

非平衡時：非平衡時的附加電導附加電導電壓降的變化與非平衡載流子成正比電壓降的變化間接反映了非平衡載流子的變化非平衡載流子的壽命(1)光注入(2)光照停止隨時間按指數(shù)規(guī)律減少非平衡載流子的壽命τ外