高二物理竞赛产生和复合课件

1、

产生和复合产生电子和空穴（载流子）被创建的过程产生率（G）：单位时间单位体积内所产生的电子—空穴对数复合电子和空穴（载流子）消失的过程复合率（R）：单位时间单位体积内复合掉的电子—空穴对数产生和复合会改变载流子的浓度，从而间接地影响电流平衡载流子与非平衡载流子产生与复合非平衡载流子的注入机制小注入条件非平衡载流子的寿命与净复合率非平衡载流子寿命的测量准费米能级平衡态与非平衡态准费米能级热平衡时非简并半导体：

统一的费米能级是热平衡状态的标志非平衡状态下：

非平衡载流子能量晶格基本热平衡很快分别具有平衡态时能量分布和速度分布

τ值越大，非平衡载流子复合得愈慢；

τ越小，则复合越快（寿命短衰减快）。相对非平衡多数载流子而言，非平衡少数载流子的影响处于主导的、决定的地位，因此，非平衡载流子的寿命常称为少数载流子寿命。τ与非平衡载流子的复合速率有关。可以定义复合率—单位时间内复合掉的非平衡子浓度，即单位时间单位体积净复合消失的电子—空穴对复合速率与非平衡载流子的浓度成正比。教材中未提，为表示方便，本课件中定义这个比例系数为P非平衡载流子随时间的衰减0τt非平衡载流子的寿命τ设t时刻，非平衡载流子浓度为p(t)

非平衡载流子在单位时间内被复合消失的几率为1/τ

。复合率为Δp/τ非平衡载流子平均生存的时间，就是浓度减小到原值的1／e所经历的时间每个非平衡载流子生存时间不同，其平均生存时间为：非平衡载流子注入，就不再存在统一的费米能级。在导带和价带之间，由于能量差别较大，不易达到平衡。但在同一能带内，由于载流子之间的相互散射，很快就可以达到平衡。即可认为导带和价带内部各自基本上处于平衡，称为准平衡。可以有各自的费米能级EFn和EFp，称为准费米能级。但导带和价带之间不平衡，所以EFn和EFp不一样。局部费米能级（准费米能级）：导带、价带费米能级可以认为费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然适用说明：电子在导带和价带之间，隔着禁带，热跃迁要稀少得多，导带价带之间处于不平衡。原热平衡是指导带和价带之间的平衡。一般在非平衡态时，总是多数载流子的准费米能级和平衡时的费米能级偏离不多，而少数载流子的准费米能级则偏离很大。的大小反映了偏离热平衡态的程度()。画出p型半导体（小注入时）的准费米能级图说明：准费米能级可以更形象地了解非平衡态的情况。如果，两个能带之间达到平衡，成为统一的EF。非平衡载流子浓度越大，准费米能级偏离平衡费米能级越远。准费米能级可以更形象地了解非平衡态的情况（pn结）准费米能级偏离能级的情况热平衡时的费米能级n型半导体的准费米能级准费米能级相对于费米能级的偏离

注：两种载流子的准费米能级偏离的情况反映了半导体偏离热平衡状态的程度准费米能级应用举例非平衡状态下:导带价带具有不同的EF，即各自的准费米能级产生直接产生R-G中心产生载流子产生与碰撞电离复合直接复合间接复合Auger复合（禁带宽度小的半导体材料）（窄禁带半导体及高温情况下）（具有深能级杂质的半导体材料）热平衡时：G0（产生率）=R0（复合率）光照非平衡态建立新的动态平衡产生率G=复合率RR=rnp（即复合率应与n、p有关，n、p↑，