当载流子浓度从平衡状态受到扰动时(如受到光照或从结点注入),载流子浓度会自然回归到平衡值。这是因为平衡态是能量最低、最稳定的状态。这种恢复平衡的过程涉及过剩载流子的复合。
半导体中的主要复合机制:
- 直接带间辐射转变*(光子)
- 奥杰(奥谢)转变*(另一种载流子)
- 肖克利-雷德-霍尔(Shockley-Read-Hall)复合 *对 Si 和 Ge 不重要
复合和产生的物理机制
复合和产生的物理机制
直接复合
EHP:电子空穴对
温度越高,导带电子浓度和价带空穴浓度浓度越大,越容易复合
单位时间单位体积复合数目;
:俘获系数,含 T N 自由电子,p 空穴,阴影是价电子 左曲线,导带中自由电子与价带中的空穴复合;右曲线,价电子产生自由电子
热平衡状态下,
深能级杂质(E_t)基本不电离,每 60meV 降低为十分之一 浅能级杂质容易电离
非直接复合
指向原始笔记的链接SRH 复合
SRH 复合是
和 等间接带隙半导体的主要复合机制。 这种复合是非辐射的,载流子的过剩能量产生声子(晶格振动)。这涉及一个复合中心,一般是晶格缺陷,如位错(dislocations)、杂质原子(impurity atoms)。
当复合中心处于最中间时复合率最高。
动力学原理
电子从导带到复合中心,随后再到价带与空穴复合,并产生声子损失能量。
对于 P 型硅中的小注入电子而言,
指向原始笔记的链接P 型硅体内复合率计算式
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为电子少子寿命; 为热平衡电子浓度; 为电子浓度