Концентрации свободных электронов n0 и дырок р0 в условиях термодинамического равновесия

При этом в полупроводнике устанавливается определенное распределение электронов между валентной зоной, зоной проводимости и локальными энергетическими уровнями в запрещенной зоне.

Концентрации свободных электронов n0 и дырок р0 в условиях термодинамического равновесия определяется равновесной функцией распределения Ферми-Дирака или Максвелла-Больцмана f0(Е,Т).

Равновесное состояние полупроводника может быть нарушено внешним воздействием — электрическим полем, облучением, инжекцией и другим, которое вызывает дополнительную генерацию электронов и дырок со скоростями генерации Gn и Gp. При этом возникают так называемые неравновесные концентрации электронов n и дырок р. Поведение неравновесных электронов и дырок определяется неравновесной функцией распределения , которую находят из решения кинетического уравнения Больцмана. Функция  определяет вероятность нахождения электрона (дырки) в элементарном объеме фазового пространства, содержащего точку  в момент времени t.

Разности Dn=nn0и Dp=pp0 называются избыточными концентрациями соответственно электронов и дырок.

Отношение избыточной концентрации неосновных носителей к равновесной концентрации основных носителей называется уровнем инжекции z: z= Dn/p0 — для полупроводника р-типа проводимости; z= Dp/n — для полупроводника n-типа проводимости. Уровень инжекции называется низким, если z<<1, средним — если z≈1 и высоким – если z>>1.

Уравнение непрерывности. Время жизни.

В неравновесном состоянии локальная концентрация носителей заряда может изменяться во времени не только из-за генерации и рекомбинации, но и вследствие их дрейфа и диффузии. Скорости изменения концентрации носителей во времени описываются уравнениями непрерывности потоков электронов и дырок.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector