Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
При міжзонної випромінювальної рекомбінації електрон із зони провідності переходить в валентну зону, при цьому випромінюється фотон, енергія якого дорівнює або трохи більше ширини забороненої зони:
e + h à hv ≥ Eg. (5.20)
Якщо в результаті кожного акту рекомбінації випромінюється фотон, то щільність випромі-чення фотонів дорівнює швидкості рекомбінації Rи 0 = # 947; r n0 p0 = # 947; r ni pi = # 947; r ni 2. При термодинамічній рівновазі кількість рекомбінуючих носіїв за- ряду рівна кількості порушуваних носіїв, яке, в свою чергу, дорівнює кількості спожитих при порушенні квантів Rп 0. Таким чином:
звідки визначимо коефіцієнт міжзонної випромінювальної рекомбінації # 947; r:
Мал. 5.4. Схема механізму міжзонної випромінювальної рекомбінації. Перехід електрона з зони провідності в валентну зону супроводжується випусканням фотона.
При нерівноважної концентрації носіїв, їх рекомбінація R характеризуються тим же коефіцієнтом-те рекомбінації, що і рівноважні (див. Розділ 5.1). отже:
За визначенням, час життя нерівноважних носіїв заряду при міжзонної випромінювальної рекомбінації (відповідно до (5.14)):
Коли зовнішнє збудження припиняється, швидкість зміни концен-трації вільних електронів визначається різницею інтенсив-ностей рекомбінації R і рівноважної генерації Rп 0. Але так як Rп 0 = Rи 0 то:
Підставляючи (5.25) в (5.24) і з урахуванням (5.21) - (5.23), отримуємо:
Врахуємо, що # 916; n = # 916; p (біполярна рекомбінація), а також спростимо ситуацію, припустивши низький рівень збудження, тобто # 916; n <<(n0 +p0 ); тогда получим формулу, совпадающую с уже введенной выше (по определению) формулой (5.10а):
Розглянемо окремі випадки:
Аналіз формул (5.28) - (5.30) показує, що час життя нерівноважних носіїв зарядів у власному напівпровіднику (# 964; ir) при міжзонної випромінювальної рекомбінації тим менше, чим вище температура і чим менше ширина забороненої зони. У домішковому полупроводнике час життя нерівноважних носіїв заряду менше, ніж # 964; ir у власному напівпровіднику, і з ростом ступеня легування і температури воно зменшується.
Залежність часу життя для випромінювальної міжзонної ре-комбінації від ступеня легування, тобто концентрації носіїв заряду при постійній температурі, в разі низького рівня воз-буждения представлена на рис. 5.5.
Мал. 5.5. Залежність часу життя для міжзонної випромінювальної реком-бинации від концентрації носіїв заряду при заданій температурі в слу-чаї низького рівня збудження. У максимумах ставлення # 916; n / ni = 0 для верхньої кривої і відповідно дорівнює 1, 3, 10, 30 для подальших кривих.
На цьому малюнку логарифмич-ську шкалу концентрацій можна перерахувати в лінійну шкалу положення рівня Фермі, так як. причому її середня точка відповідає значенню рівня Фермі для власного напівпровідника. З наведених залежностей випливає, що зі збільшенням рівня воз-буждения час життя у власному напівпровіднику різко сни-жается, а в домішковому - змінюється порівняно слабко.