7. Функция Ферми-Дирака
ПП представляет систему многих частиц, а система описывается функцией распределения ФД. Эта функция определяет вероятность того что энергетический уровень с энергией E при некоторой температуре T является занятым. Т.о. данная функция характеризует распределение подвижных зарядов в ПП.
Функция ФД для разных температур.
8. Концентрации равновесных электронов и дырок. Компенсированные полупроводники.
Компенсированный полупроводник - легированный полупроводник с примерно одинаковой концентрацией доноров и акцепторов, свойства которого близки к собственным полупроводникам.
Очистить ПП от примеси бывает достаточно сложно и тогда уравновешивают концентрацию электронов и дырок для получения “собственного” ПП. Этого можно достичь, добавляя акцепторы к исходному полупроводнику n-типа, или доноров к полупроводнику p-типа.
9. Принцип неразличимости неравновесных и равновесных носителей заряда.
Пусть на полупроводник воздействуют кванты света с энергией превышающей ширину запрещенной зоны полупроводника на 1 эВ. Создаются поры – носители, отстающих друг от друга на энергию hv (энергия поглощенного кванта).
За 10-11с электрон отдает свою избыточную энергию и сравнивается по энергии с темодинамическим носителем заряда.
Эта величина намного меньше чем время жизни неравновесных носителей заряда 10-3…10-8с
Большую часть времени жизни ННЗ проводят в состоянии, когда они не отличаются своей средней энергией от РНЗ, в большенстве случаев распределение по энергиям РНЗ и ННЗ будет одинаковым. В этом суть неразличимости ННЗ и РНЗ.
10. Виды генерации неравновесных носителей заряда. Примесная и собственная фотопроводимость.
Существуют следующие механизмы вызывающие процесс генерации ННЗ:
1. Поглощение света с соответствующей энергией кванта
2. Ионизация при поглощении рентгеновского и γ-излучений
3. Ионизация при прохождении частиц высоких энергий (ионы, протоны, электроны, нейтроны).
4. Инжекция (введение) НЗ г/з контакт металл-полупроводник или p-n переход.
5. Генерация в результате действия сильных электрических полей.
Простейший способ создания ННЗ состоит в освещении ПП с определенной энергией:
hv>Eg собственная фотопроводимость n=p
hv>E1 примесная электронная фотопр.
hv>E2 примесная дырочная фотопр.
11. Релаксация фотопроводимости. Рекомбинация неравновесных носителей заряда. Параметры рекомбинационного процесса.
Рекомбинация ННЗ является одним из процессов который устанавливает термодинамическое равновесие в ПП. В зависимости от механизма отвода энергии говорят о излучательной и безизлучательной рекомбинации. Если энергия освобождающаяся при рекомбинации выделяется в виде кванта света то это излучательная рекомбинация. В безизлучательной рекомбинации выделяющаяся энергия передается кристаллической решетке.
Если в некоторый момент началось освещение и возникает ∆n, прямопропорционально зависящаее от времени, но ∆n не уходит в бесконечность. Через некоторое время устанавливается постоянная фотопроводимость. Отсюда и следует что есть процесс обратный генерации – рекомбинация. В стационарном состоянии эти два процесса взаимокомпенсируют друг друга.