Позицията на нивото на Ферми в външните и вътрешните полупроводници поради концентрацията на носители на заряд, създаден при дадена температура в състояние на термодинамично равновесие. Електроните в групата на проводимост, дължащи се на наличието на термично възбуждане и в този процес дупката в валентната зона се нарича топлинната поколение на свободните носители зареждане. Едновременно с това, обратният процес се случва: електроните се връщат на валентната зона, в резултат на електрон и дупката изчезва. Този процес nazyvaetsyarekombinatsiey носители. Количественият описание на процесите на производство и рекомбинация на носители на заряд в полупроводници, използвайки скорост ponyatiyaskorosti рекомбинация поколение ivremeni заряд носител живот.

Скоростта на поколение носител - множество носители възбужда в обема на полупроводникови единица за единица време.

Скоростта на рекомбинация на носители на заряд - редица носители рекомбинират в обема на полупроводникови единица за единица време.

Живот nositeley- е средното време от генерирането на носителя, за да му рекомбинация.

От горните определения следват непосредствено след отношения между електроните и цени за рекомбинация Rn и dyrokRp пъти zhiznin ip съответно:

Тук имаме, че вероятността рекомбинация 1 / - носител за единица време.

При фиксирана температура е установено термодинамично равновесие, в която процесите на производство и рекомбинация са взаимно балансирани. Такива носители, които са в термично равновесие с кристалната решетка, наречени равновесие.

Проводимостта на полупроводника може да започне и по други начини, например чрез облъчване със светлина, йонизиращи частици, електрическото поле, инжекционен носител чрез контакт, и др. Във всички тези случаи, в допълнение към равновесни носители в полупроводников като носители, които няма да бъдат в състояние на термично равновесие с кристала. Тези превозни средства се наричат ​​nonequilibrium.

Общата концентрация на електрони в групата на проводимост в случай на п равновесие и nonequilibrium носители могат да бъдат написани като

където n0 - равновесна концентрация на електрони; n - концентрация на nonequilibrium електрони.

Общата концентрация на дупки

където p0 ip - равновесие и неравновесен концентрация на отвори, съответно.

Тъй като разпределението на Fermi-Дирак валидна само за термодинамично равновесие, то е ясно, че статистиката на nonequilibrium превозвачи трябва да са различни. При липса на термодинамично равновесие реши да въведе две нови разпределение възможност - ниво ЕФН квази-Fermi за електрони и квази-Fermi EFP дупките. Тези параметри са избрани, така че за електрони и дупки концентрации в присъствието на не-равновесни носители извършва уравнения (17) и (19) съответно при условие zamenyEF naEFn naEFp за електрони и дупки. Така, в полупроводници не-дегенеративни уравненията

Фигура 7. Отцепването на нивото на Ферми на две квази - за електрони и дупки. и - равновесие състояние; б - не-равновесно състояние

Тъй като в присъствието на излишък от носители право на маса действие не се извършва (), защото не съществува връзка mezhdun ip, Ферми квази-нива на електрони и дупки са различни и не съвпадат с равновесие нивото на Ферми (Фигура 7).

В състояние на термодинамично равновесие, нивата на квази-Fermi съвпадат с EF равновесната Fermi ниво. Колкото по-висока концентрация на не-равновесни носители на заряд, по-нататъшното на квази-Ферми нивата на разстояние от нивото на Ферми. От уравнения (31), (32), (17) и (19)

Това съотношение изразява връзката между концентрациите на електрони и дупки в не-равновесно състояние. Разликата енергия характеризира отклонението от термодинамично равновесие. Eslinp> n0 · p0. след това. Това състояние sootvetstvuetinzhektsii (лицето изключване) излишната носител. Eslinp

Nonequilibrium превозвачи да играят важна роля в работата на полупроводникови устройства.

Свързани статии

• Добивът на таксата превозвачи - е

• Инжектирането и извличането на малцинствените носители