高二物理競(jìng)賽非平衡載流子課件

本章內(nèi)容提要非平衡載流子概念復(fù)合理論陷阱效應(yīng)非平衡載流子的運(yùn)動(dòng)表面復(fù)合中心第5章非平衡載流子非平衡載流子的基本性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律（激發(fā)、運(yùn)動(dòng)、復(fù)合）光敏電阻二極管整流晶體管的放大光電發(fā)光…...重要的半導(dǎo)體效應(yīng)半導(dǎo)體物理重要內(nèi)容之一半導(dǎo)體器件工作原理的基礎(chǔ)5.1非平衡載流子價(jià)帶電子

晶格原子熱振動(dòng)獲取能量

激發(fā)到導(dǎo)帶電子－空穴產(chǎn)生導(dǎo)帶電子價(jià)帶空穴交給晶格原子多余的能量復(fù)合、消失電子－空穴復(fù)合在單位時(shí)間、單位體積內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)目Q——產(chǎn)生率在單位時(shí)間、單位體積內(nèi)消失的數(shù)目R——復(fù)合率特定溫度下產(chǎn)生復(fù)合穩(wěn)態(tài)相互平衡熱平衡狀態(tài)（動(dòng)態(tài)、相對(duì)）處于熱平衡狀態(tài)的半導(dǎo)體，在一定溫度下載流子濃度是一定的平衡載流子濃度n0、p0非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體處于熱平衡狀態(tài)的判據(jù)式本征載流子濃度ni只是溫度的函數(shù)在非簡(jiǎn)并情況下，無(wú)論摻雜多少，平衡載流子濃度必定滿足上式熱激發(fā)（本征）導(dǎo)帶電子價(jià)帶空穴載流子復(fù)合晶格熱平衡狀態(tài)T1熱平衡載流子：一定溫度下，處于熱平衡狀態(tài)下的導(dǎo)電電子和空穴熱激發(fā)（本征）導(dǎo)帶電子價(jià)帶空穴載流子復(fù)合晶格熱平衡狀態(tài)T2非平衡態(tài)：處于熱平衡態(tài)的半導(dǎo)體，在外界條件作用下，破壞了平衡條件，處于與熱平衡態(tài)相偏離的狀態(tài)。非平衡載流子：比平衡狀態(tài)多出來(lái)的部分載流子（過(guò)剩載流子）。n、p表示非平衡狀態(tài)的載流子濃度n0、p0表示熱平衡狀態(tài)的載流子濃度非平衡載流子濃度△n=n－n0△p=p－p0

一般討論△n>0（或△p>0）即存在過(guò)剩載流子的情況熱平衡的狀態(tài)非平衡少數(shù)載流子注入與復(fù)合非平衡載流子的注入：外界作用使半導(dǎo)體中產(chǎn)生非平衡載流子的過(guò)程。

光注入：適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射半導(dǎo)體表面

電注入：p－n結(jié)施加正向偏壓（Why?)

光照產(chǎn)生非平衡載流子滿足一定條件n=n0+△np=p0+△p平衡載流子滿足費(fèi)米－狄拉克統(tǒng)計(jì)分布過(guò)剩載流子不滿足費(fèi)米－狄拉克統(tǒng)計(jì)分布且公式不成立載流子的產(chǎn)生和復(fù)合：電子和空穴增加和消失的過(guò)程過(guò)剩載流子n型半導(dǎo)體：平衡狀態(tài)時(shí)的電子是多數(shù)載流子；非平衡態(tài)時(shí)注入的電子△n稱(chēng)為非平衡多數(shù)載流子，而注入的空穴△p稱(chēng)為非平衡少數(shù)載流子。p型半導(dǎo)體：平衡狀態(tài)時(shí)的空穴是多數(shù)載流子；非平衡態(tài)時(shí)注入的空穴△p稱(chēng)為非平衡多數(shù)載流子，

注入的空穴△n稱(chēng)為非平衡少數(shù)載流子。平衡時(shí)過(guò)剩載流子電中性條件：小注入條件注入的非平衡載流子濃度比平衡時(shí)的多數(shù)載流子濃度小的多N型材料P型材料說(shuō)明：

即使在小注入的情況下，非平衡載流子濃度還是可以比平衡時(shí)的少數(shù)載流子濃度多

。通常說(shuō)的非平衡載流子，一般都是指非平衡少數(shù)載流子。若不滿足上述條件，則稱(chēng)為大注入。一般情況下的載流子注入，都是小注入。例：室溫下一受到微擾的摻雜硅，判斷其是否滿足小注入條件？解：滿足小注入條件?。ǎ崞胶鈺r(shí)：

非平衡時(shí)：非平衡時(shí)的附加電導(dǎo)附加電導(dǎo)電壓降的變化與非平衡載流子成正比電壓降的變化間接反映了非平衡載流子的變化非平衡載流子的壽命(1)光注入(2)光照停止隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律減少非平衡載流子的壽命τ外