Рекомбинация и генерация носителей заряда

Механизмы рекомбинации—генерации

Основными механизмами рекомбинации носителей заряда в полупроводниках являются: 1) прямая межзонная; 2) ловушечная; 3) ударная (рекомбинация Оже); 4) поверхностная. Каждому механизму рекомбинации соответствует противоположный механизм генерации носителей. Рекомбинация и генерация носителей происходят парами: при каждом акте исчезает или возникает электронно-дырочная пара, что на языке реальных (а не квази-) частиц можно интерпретировать как переход электрона из валентной зоны в зону приводимости или наоборот. Единственное исключение составляет захват носителей на мелкие ловушечные центры в запрещенной зоне и обратный переход в ту же зону. Эти процессы в дальнейшем не рассматриваются.

Процессы рекомбинации и генерации электронно-дырочных пар характеризуются скоростью рекомбинации г и скоростью генерации g, которые определяются как число электронно-дырочных пар, рекомбинирующих и генерированных в единице объема в единицу времени. Скорость рекомбинации носителей зависит от их концентрации (г = 0, если я = 0 или р = 0). Скорость генерации зависит от средней энергии носителей, т. е. от температуры. От концентрации носителей она может зависеть только в случае, когда электронный или дырочный газ вырожден и замет ная часть разрешенных состояний в валентной зоне или в зоне проводимости заполнена. В дальнейшем будем считать, что скорость генерации зависит только от температуры {скорость термогенерации). При этом в состоянии равновесия.

Избыточной скоростью рекомбинации называется разность r — g. Другой характеристикой процессов рекомбинации и генерации может служить время жизни электронов т" и дырок т, определяемые соотношением.

Понятие времени жизни целесообразно использовать в тех случаях, когда оно не зависит от избыточной концентрации носителей.