Определение времени жизни неосновных носителей заряда методом модуляции проводимости: Учебно-методическое пособие

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

===============================================

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА И ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Определение времени жизни неосновных носителей заряда методом модуляции проводимости

Учебно-методическое пособие

для студентов III курса дневного и заочного отделения РЭФ

направления 210100, 210600

Новосибирск

2011

В настоящем пособии дано краткое описание способа измерения времени жизни неосновных носителей заряда методом модуляции проводимости точечного контакта. Измерения проводятся на образцах германия. В работе рассмотрен вопрос о времени жизни неосновных носителей заряда и изложена теория механизма рекомбинации через локальные центры захвата. В пособии приведены краткие теоретические сведения о неравновесных процессах  в полупроводниковых материалах, дано описание лабораторной установки, изложена методика проведения эксперимента и обработки экспериментальных данных, указаны требования к отчету. В конце описания лабораторной работы приведены контрольные вопросы для самоподготовки студентов и список рекомендованной литературы.

Методическое пособие предназначено студентов III курса дневного и заочного отделения РЭФ направления 210100, 210600.

.

Составители:       Р.П.Дикарева, доцент

С.П.Хабаров, ст. преподаватель

Рецензент   

Работа подготовлена на кафедре

полупроводниковых приборов и  микроэлектроники

© Новосибирский государственный технический университет, 2011 г.

Лабораторная работа № 1

Определение  времени жизни неосновных носителей заряда методом модуляции проводимости .

Цель работы - измерение времени жизни неосновных носителей заряда методом модуляции проводимости точечного контакта. Измерения проводятся на образцах германия. В работе рассмотрен вопрос о времени жизни неосновных носителей заряда и изложена теория механизма рекомбинации через локальные центры захвата.

1 . Теоретическое введение

1.1Время жизни неосновных носителей заряда

Свободные носители заряда, возникающие в результате термической генерации и находящиеся в тепловом равновесии с кристаллической решеткой, называются равновесными.

Одновременно с генерацией свободных носителей  идет процесс рекомбинации: электроны возвращаются в свободные состояния в валентной зоне, в результате чего исчезают свободный электрон и свободная дырка.

Помимо тепловой генерации имеются другие механизмы, приводящие к возникновению свободных носителей заряда. Например, они могут образовываться при облучении полупроводника светом; в результате генерации с помощью p-n перехода; за счет разрыва валентных связей в сильных электрических полях.

Во всех этих случаях создается некоторая концентрация неравновесных свободных электронов ∆n и дырок ∆p, которые в момент возникновения могут иметь кинетическую энергию, значительно превышающую среднюю тепловую энергию равновесных частиц.

В результате рассеяния носители заряда передают кристаллической решетке избыточную энергию.

Средняя длина свободного пробега электронов имеет порядок 10^-6 см, тепловая скорость при комнатной температуре составляет приблизительно 10^-7 см/сек. При этом среднее время между двумя столкновениями равно  сек. Для рассеяния избыточной энергии порядка 1 эВ неравновесные электроны должны совершить около 1000 столкновений, это значит, что уже через 10^-10 сек они приобретут температуру кристаллической решетки и не будут отличаться от равновесных носителей заряда. Поэтому распределение по энергиям неравновесных  и равновесных носителей заряда будет одинаково.

В этом случае общее число электронов и дырок равно соответственно: