Az egyensúlyi és nem egyensúlyi töltéshordozók
A helyzet a Fermi szint intrinsic és extrinsic félvezetők miatt a koncentráció a töltéshordozók, létrehozott egy adott hőmérsékleten egy termodinamikai egyensúlyban. Az elektronok a vezetési sáv előfordulása miatt a termikus gerjesztési és ebben a folyamatban a lyuk a vegyérték sáv az úgynevezett termikus generációs szabad töltéshordozók. Ezzel egyidejűleg, a fordított folyamat megy végbe: az elektronok visszatért a vegyérték sáv, ami elektron és a lyuk eltűnik. Ez a folyamat nazyvaetsyarekombinatsiey hordozók. A kvantitatív eljárások leírása a termelés és rekombinációs töltéshordozók félvezetőkben segítségével ponyatiyaskorosti generációs rekombinációs sebessége ivremeni töltéshordozó élettartama.
Az arány a hordozó generációs - számos hordozók gerjesztett a félvezető egységnyi térfogatban egységnyi idő.
Az arány a rekombinációs töltéshordozók - számos hordozók rekombinálódnak a félvezető egységnyi térfogatban egységnyi idő.
Élettartam nositeley- az átlagos idő a termelés a fuvarozó annak rekombináció.
A fenti meghatározások follow követően azonnal közötti kapcsolatok az elektronok és a rekombináció aránya Rn és dyrokRp alkalommal zhiznin ip rendre:
Itt van, hogy az 1 / - hordozó rekombináció valószínűsége egységnyi idő alatt.
Egy rögzített hőmérsékleten termodinamikai egyensúlyi állapot jön létre, amelyben a termelés és rekombinációs folyamatok kölcsönösen kiegyensúlyozott. Az ilyen hordozók, amelyek a termikus egyensúly a kristályrács, az úgynevezett egyensúlyi.
A vezetőképesség a félvezető indítható más módon, például úgy, hogy a fény besugárzás, ionizáló részecskék, az elektromos mező, töltéshordozó injektálás útján egy kapcsolatot, és mások. Az összes ilyen esetben, amellett, hogy az egyensúlyi hordozók egy félvezető rendelkező hordozók, hogy nem lesz egy termikus egyensúly állapotába a kristály. Ezek a járművek az úgynevezett egyensúlyi.
A teljes koncentrációja elektronok a vezetési sávban az esetben, ha n egyensúlyi és nem egyensúlyi hordozóanyagokat felírható
ahol n0 - egyensúlyi koncentrációja elektronok; n - koncentrációja egyensúlyi elektronok.
A teljes koncentrációja lyukak
ahol p0 ip - egyensúlyi és nem egyensúlyi koncentrációja lyukak rendre.
Mivel a Fermi-Dirac eloszlás esetén érvényes termodinamikai egyensúly, világos, hogy a statisztikák az egyensúlyi hordozók különbözőnek kell lennie. Ennek hiányában termodinamikai egyensúly úgy határozott, hogy két új elosztási lehetőség - EFN kvázi Fermi szint elektronok és a kvázi-Fermi EFP lyukak. Ezeket a paramétereket úgy választjuk meg, hogy az elektron és a lyuk koncentráció jelenlétében nem-egyensúlyi hordozóanyagokat végre egyenletek (17) és (19) rendre előírt zamenyEF naEFn naEFp az elektronok és a lyukak. Így a nem-degenerált félvezetők az egyenleteket
7. ábra hasítása a Fermi szintet két kvázi - az elektronok és a lyukak. és - az egyensúlyi állapotot; b - nem egyensúlyi állapotban
Mivel a felesleg jelenlétében hordozók a tömeghatás törvénye nem végezzük (), mert nincs kapcsolatban mezhdun ip, Fermi kvázi-szinteket az elektronok és a lyukak különböző, és nem esnek egybe az egyensúlyi Fermi szintet (7. ábra).
A termodinamikai egyensúlyi kvázi-Fermi szintek egybeesnek az egyensúlyi Fermi szintet EF. Minél magasabb a koncentráció a nem-egyensúlyi töltéshordozók, további a kvázi-Fermi szintek bizonyos távolságban van a Fermi szintet. Egyenletekből (31), (32), (17) és (19)
Ez az arány közötti kapcsolatot fejezi ki a koncentrációkat az elektronok és a lyukak nem egyensúlyi állapotban. Az energia különbség jellemzi való eltérés termodinamikai egyensúly. Eslinp> n0 · p0. akkor. Ez az állapot sootvetstvuetinzhektsii (arc-off) a felesleges hordozót. Eslinp Nemegyensúlyi hordozók fontos szerepet játszanak a működését félvezető eszközök.Kapcsolódó cikkek