Стаціонарне значення фотопровідності визначається часом життя носіїв. У свою чергу, ці час регулюються процесами рекомбінації. Рекомбінація носіїв заряду відбувається в основному через домішкові рівні, тому що ймовірність захоплення електрона на вільний рівень домішки або дефекту (тобто домішковим центром, попередньо захопили дірку) значно більше, ніж ймовірність прямої рекомбінації вільних носіїв.
Тому спеціальним введенням домішок можна змінювати характер рекомбінаційних процесів і, отже, фотопровідні властивості напівпровідників. Шляхи розсіювання енергії, що виділяється при рекомбінації носіїв, визначають тип рекомбінаційного процесу:
а) при випромінювальної рекомбінації енергія несеться фотонами;
б) при багатофононних рекомбінації звільняється енергія переходить в енергію теплових коливань;
в) при Оже-рекомбінації (ударна або трехчастотние рекомбінація) виділяється енергія передається вільному електрону або дірці. Механізм Оже-рекомбінації полягає в тому, що відбувається зіткнення одночасно двох вільних електронів і однієї дірки або двох дірок і одного вільного електрона, в результаті чого має місце рекомбінація електрона і дірки і перехід третього носія в відповідну зону. При цьому виконується закон збереження енергії і імпульсу. Цей третій носій в результаті зіткнень з гратами передає їй надлишкову енергію і приходить в рівноважний стан з гратами;
г) при плазмовому рекомбінації енергія передається всій системі вільних носіїв. При цьому відбувається порушення плазмових коливань.
Швидкість рекомбінації носіїв r прямо пропорційна їх концентрації і центрів рекомбінації Nr, тобто .:
де # 947; n, p - коефіцієнт рекомбінації.
У разі прямої рекомбінації вільного електрона з вільною діркою Nr n = p = n. тоді швидкості рекомбінації:
Цей випадок називається квадратичною рекомбинацией. Пряма рекомбінація, відповідно квадратична рекомбінація істотна тільки при високій концентрації носіїв, тобто при (n, p) T> 10 17 см -3. величина # 964; = 1 / # 947; Nr має розмірність часу і називається рекомбінаційним часом життя носіїв заряду.
8.12 Основне характеристичне співвідношення
фотопроводимости
Перепишемо рівняння безперервності (8.19) в наступному вигляді:
де -швидкості фотогенерації носіїв,-час життя носіїв заряду.
За відсутності освітлення, в стаціонарному стані рівноваги і тому, (8.25)
Підставляючи (8.25) в рівняння (8.24) отримаємо:
У стаціонарних умовах. тобто швидкість генерації дорівнює швидкості рекомбінації носіїв заряду, звідки отримаємо:
Вираз (8.27) носить назву основного характерістіческогосоотношенія для фотопровідності. Концентрація нерівноважних носіїв заряду, що виникають при висвітленні напівпровідника, дорівнює добутку швидкості їх генерації і часу життя.