Увеличение результирующей скорости движения электронов под действием внешнего поля эквивалентно повышению температуры электронного газа в полупроводнике. Поэтому такой эффект называют разогревом электронного газа, а электроны, имеющие среднюю кинетическую энергию выше средней кинетической энергии решетки атомов, называют горячими электронами. Под действием сильных полей может происходить не только изменение подвижности, но и концентрации носителей заряда. Существуют три основные механизма этого эффекта : термоэлектронная ионизация, ударная ионизация (эффект Зинера).
При термоэлектронной ионизации электрическое поле E, созданное в полупроводнике, действует на электроны с силой
F= -qE и увеличивает вероятность перехода их в зону проводимости. Это приводит к увеличению концентрации свободных электронов и росту электропроводимости полупроводника δ.
При ударной ионизации электроны зоны проводимости приобретают энергию под действием внешнего поля, достаточную для ионизации нейтральных атомов и при этом сами остаются в зоне проводимости. Концентрация при этом будет возрастать, пока процесс не будет уравновешен рекомбинацией.
При электростатической ионизации электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, путем тунельного просачивания через запрещенную зону. Вероятность просачивания резко увеличивается с ростом напряженности внешнего электрического поля.
3.5. НЕРАВНОВЕСНЫЕ НОСИТЕЛИ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ.
Кроме теплового возбуждения возможны и другие способы генерации свободных носителей в полупроводниках : под действием света, ионизирующих частиц, инжекции через контакт и другие.
 |
|||
 |
|||
где n0, p0 – концентрация равновесных носителей.
При измененной интенсивности внешнего фактора концентрация избыточных носителей растет в начале быстро, а затем, вследствие увеличивающейся скорости рекомбинации , ее рост замедляется и в конце концов устанавливается стационарное состояние, при котором скорость генерации G равна скорости рекомбинации R носителей.
Вводят среднее время жизни носителей, которое для электронов обозначают τn, для дырок τp .
Если, например, под действием света в полупроводнике возбуждены избыточные носители с концентрацией ∆n=∆p, то после выключения света эти носители будут рекомбинировать и их концентрация начнет постепенно уменьшаться. Так как каждый избыточный носитель, например, электрон, живет, в среднем τn , то в одну секунду их прорекомбинирует ∆n/ τ, где ∆n – концентрация избыточных носителей в данный момент времени. Поэтому скорость рекомбинации равна
 |
(3.29)
(3.30)
Результат интегрирования этих уравнений :
 |
 |
||
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.