Скорость оптической генерации носителей заряда


 

Рассмотрим проводимость образца, в котором излучение поглощается равномерно во всем объеме образца (примером является двухфотонное поглощение). В этом случае диффузия носителей и электрическое поле мало, поэтому дрейфовым током можно пренебречь, и стационарная концентрация неравновесных носитетелей устанавливается в результате равновесия двух процессов: генерации и рекомбинации носителей заряда. Уравнения непрерывности в данном случае имеет простой вид:

∂n/∂t=gn- rn, ∂p/∂t=gp-rp, (8.19)

приращение концентрации электронов и дырок в каждый момент равно разности скорости их генерации gn и gp и скорости рекомбинации rn и rp.

Процесс генерации носителей включает тепловое возбуждение электронов и дырок со скоростью g0(T) и их оптическую генерацию со скоростью gф, пропорциональную количеству квантов излучения, поглощаемых в секунду в объеме полупроводника.

Если на единицу поверхности полупроводника падает монохроматическое излучение с мощностью Ф и частотой ν, то в единичном объеме в одну секунду поглощается Ф(1-Rф)α/hν=Nq фотонов, где Rф -коэффициент отражения.

Тогда скорость оптической генерации носителей:

gф=ηNq=ηФ(1-Rф)α/hν , (8.20)

где η –квантовый выход внутреннего фотоэффекта, равный отношению числа генерированных носителей заряда к числу падающих квантов излучения и Ф=Ф0exp(-αx).

В области собственного поглощения ηnp. При hν<Eg квантовый выход собственного фотоэффекта η=0, а начиная с 00, η ~ 1. При энергии квантов превышающих порог ударной ионизации, т.е. при hν>(2÷3)Еg, квантовый выход η>1, так как быстрые или так называемые «горячие» электроны способны создавать новые пары носителей заряда путем ударной ионизации.

Зависимость квантового выхода от энергии фотонов имеет следующий вид:

 
 

Рис 8.12.Зависимость η=f(hν) для германия(1) и кремния(2).

 

Если коэффициент поглощения α мал, что соответствует примесному поглощению, а пластинка полупроводника имеет такую толщину w, что выполняется соотношение αw<<1, тогда скорость генерации носителей g практически не зависит от координаты x. Излучение почти полностью проникает к другой стороне пластинки и отражается обратно. C учетом этого отражения в данном выражении (8.20) добавится множитель
(1-Rф)-1.Тогда скорость генерации носителей в случае примесного поглощения для не очень толстых пластинок имеет вид:

gф=αηФ/hν. (8.21)

 



Дата добавления: 2016-11-26; просмотров: 2024;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.007 сек.