资源简介

(共12张PPT)
非平衡载流子的扩散
非平衡载流子的扩散
1、一维稳定扩散
浓度不均匀而引起的载流子（电子或空穴）的迁移
设非平衡载流子（空穴）沿x轴方向的分布为 p(x)，则非平衡载流子的浓度梯度为：
半导体内各点的载流子浓度不随时间而改变的扩散过程
稳态扩散：
扩散：
即当陷阱能级与费米能级重合时,最有利于陷阱的作用,俘获的非平衡载流子最多:
对于再低的能级,平衡时已被电子填满,因而不能起陷阱作用. 在费米能级以上的能级,平衡时基本上是空着的,适合陷阱的作用,但能级越高,电子被激发到导带的几率rnn1越大.因此对电子陷阱来说,费米能级以上的能级,越靠近费米能级,陷阱作用越明显.
从以上分析可知, 对于电子陷阱,电子落入陷阱后,基本上不能直接与空穴复合,它们必有首先被激发到导带,然后才能再通过复合中心而复合材料,相对于从导带俘获电子的平均时间而言, 陷阱中的电子激发到导带子所需的平均时间要长得多, 因此,陷阱的存在大大增长了从非平衡态恢复到平衡态的时间.
3. 陷阱效应对载流子寿命的影响
附加光电导率为：
设 n 和 p 分别为导、价带中非平衡载流子浓度，陷阱中的非平衡载流子浓度是 nt ，考虑电中心条件,有：
上式说明,虽然陷阱中的电子本射不能参与导电,但仍间接地反映于附加电导率中.
由于非平衡载流子随指数规律衰减,因此附加光电导率也应随指数规律衰减.
但当有陷阱存在时, 由于陷阱中的非平衡载流子并不随指数规律复合, 因此附加光电导率也偏离随指数衰减规律.
右图: P型硅的附加电导衰减规律
研究表明,P型硅中存在两种陷阱:
衰减开始时, 两种陷阱都基本饱和(被电子占满),导带中尚有相当数目的非平衡载流子. 图中,A部分主要是导带子中电子复合衰减所致; B部分主要是浅陷阱电子的衰减所致; C部分主要是深陷阱中的电子衰减所致.
显然,陷阱的存在将影响对导带寿命的测量, 因而在光电导衰减实验中,为了消除陷阱效应的影响,常常在脉冲光照的同时再加上恒定的光照,使陷阱始终处于饱和状态.
用sp(x)表示空穴扩散流密度，则一维情况下，沿x方向的扩散流密度为：
Dp表示空穴扩散系数，单位：cm2/s
在浓度梯度方向单位时间内通过单位面积的非平衡载流子数。
扩散流密度：
x
x
x+ x
显然单位时间内在x~x+ x范围内积累的空穴数为：
公式
x很小时，上式可以写为：
在x处单位时间单位体积内积累的空穴数：
－－－－稳态扩散方程
而在x处单位时间单位体积内复合的空穴数：
即:
在稳态扩散的情况下,两者应该相等:
稳态扩散方程的通解为：
其中
（1）样品足够厚
边界条件：
讨论：
称为扩散长度

展开更多......

收起↑