Будь-електрон, що потрапив в зону провідності, знаходиться в метастабільних станів і в кінцевому рахунку повертається в стан в більш низькою енергією. Він повинен повернутися на порожнє місце в валентної зоні і, отже, при поверненні електрон усуває дірку. Цей процес називається рекомбінацією. Існують три основні види рекомбінації:
- Випромінювальна (міжзонного) рекомбінація
- оже рекомбінація
- Рекомбінація через домішкові центри
Три види рекомбінації показані на наступній анімації:
Випромінювальна (міжзонного) рекомбінація
Механізм випромінювальної рекомбінації домінує в прямозоні напівпровідниках. Найяскравіший приклад використання випромінювальної рекомбінації в напівпровідникових пристроях - світло, вироблений світлодіодами. Міжзонного рекомбінація також домінують в сонячних елементах, які концентрують випромінювання, і в космічних сонячних елементах, які роблять з прямозоні матеріалів (GaAs). Однак, більшість земних сонячних елементів зроблені з кремнію, який є непрямозонних полупроводником і тому міжзонного рекомбінація в кремнії незначна і їй зазвичай нехтують. Основними характеристиками міжзонної рекомбінації є:
- Електрон безпосередньо об'єднується в діркою в валентної зоні з випромінюванням фотона
- Енергія виник таким чином фотона дорівнює енергії забороненої зони, тому ці фотони поглащаются відносно слабко і можуть покинути напівпровідник.
Рекомбінація через домішкові центри
Цей вид рекомбінація також називають рекомбінацією Шоклі-Рід-Холла (SRH). Вона має місце при наявності домішок, дефектів та ін. SRH рекомбінація проходить в два етапи:
- Електрон (або дірка) захоплюється енергетичним рівнем у забороненій зоні, що з'явилося в наслідок наявності дефектів в кристалічній решітці. Дефекти можуть бути як небажані, так і свідомо введені в матеріал, наприклад легированием.
- Якщо дірка (або електрон) піднімається на той же рівень до того, як електрон (дірка) повернеться в зону провідності, вони рекомбінують.
Частота, з якою носії захоплюються енергетичним уровенем в забороненій зоні залежить від видалення цього рівня від країв зон. Тому, якщо рівень знаходиться по-близькості від краю зони провідності, рекомбінація думку імовірна, так як електрон з більшою ймовірністю повернеться в зону провідності, ніж рекомбинирует з діркою, якій потрібно піднятися на цей же рівень. Таким чином, найбільш імовірна рекомбінація через рівні, що знаходяться в центрі забороненої зони.
оже рекомбінація
В процес Оже рекомбінації залучені три носія. Електрон і дірка рекомбінують, але замість того, щоб віддати Богові енергію у вигляді тепла або фотона, вони віддають її третій носію - електрону в зоні провідності. Далі цей цей електрон опускається на дно зони провідності, втрачаючи енергію на теплове взаємодія.
Оже рекомбінація істотна при сильному легуванні і великої концентрації носіїв.