Шум генерации-рекомбинации

В результате рекомбинаций электронов с дырками возникают нейтральные невозбужденные атомы кристаллической решетки, т. е. атомы, которые связаны со своими соседями только насыщенными химическими связями. Форма потенциального барьера для рассматриваемых процессов имеет простейший вид, изображенный на рис. 7. Отсюда следует, что энергия активации процесса генерации равна ширине запрещенной зоны (—AE,), а энергия активации процесса рекомбинации равна нулю. Таким образом, результирующая скорость процесса генерации — рекомбинации должна описываться уравнением (36). Заменяя индексы в формуле (36), получаем [c.137]

Зависимость скорости процесса генерации — рекомбинации от энергетического расположения ловушек в запрещенной зоне полупроводника. Влияние ловушек на скорость процессов генерации и рекомбинации существенно зависит от расположения энергетического уровня ловушек по отношению к уровням валентной зоны и зоны проводимости. Рассматривая этот важный вопрос, мы воспользуемся общими положениями кинетической теории (см. 5). [c.139]

Для определения результирующей скорости процесса генерации-рекомбинации необходимо совместно решить уравнения (ПО), (III), (112) и (114), подобно тому, как это делалось в 5. Используя выражение (112), находим [c.141]

Отсюда следует, что коэффициент рекомбинации К существенно зависит от энергетического расположения ловушек в запрещенной зоне (рис. 37). Максимальные зна-чения К наблюдаются в том случае когда энергетический уровень ловушек —Е находится около середины запрещенной зоны, т. е. вблизи уровня электрохимического потенциала. Наоборот, приближение уровня ловушек к зоне проводимости или к валентной зоне способствует уменьшению скорости генерации — рекомбинации. [c.143]

Время жизни носителей заряда. При рассмотрении процесса генерации — рекомбинации носители заряда в полупроводнике подразделяются обычно на равновесные и неравновесные. Физи- [c.145]

В тех случаях, когда процесс генерации—рекомбинации является стационарным, результирующие скорости исчезновения свободных электронов и дырок совпадают между собой и поэтому [c.146]

Эффективное время жизни носителей заряда. Скорость процессов генерации-рекомбинации на поверхности полупроводника всегда много больше, чем в его объеме. Рассмотрим процесс рекомбинации в тонком кристалле, толщина которого (1 меньше диффузионной длины I. В этом случае можно пренебречь скоростью объемной рекомбинации и считать, что гибель неравновесных пар происходит практически только на поверхности. Если кристалл [c.147]

Скорость процесса генерации — рекомбинации существенно зависит от присутствия в кристалле полупроводника ловушек. [c.149]

Большая скорость процесса генерации — рекомбинации в присутствии ловушек объясняется высокой скоростью энергообмена между кристаллической решеткой и участвующими в процессе частицами. [c.149]

Скорость генерации — рекомбинации зависит от соответствующих сечений захвата и энергетического расположения ловушек. [c.149]

Примесное поглощение. За счет энергии падающего на кристалл света происходит также возбуждение примесных атомов. Для определения минимальной частоты, начиная с которой происходит такое возбуждение, в формулу (125) вместо ширины запрещенной зоны следует подставить значение энергии активации данной примеси. При этом очевидно, что примесное поглощение происходит при более низких частотах, чем собственное. Ясно также, что в результате возбуждения примесных атомов образуются не два носителя заряда, как это было при собственном поглощении, а один носитель и один ионизованный атом примеси. Заметим, что поскольку при обычных температурах легирующие примеси в большинстве полупроводниковых материалов практически полностью ионизованы, то поглощение света этими примесями возможно только при очень низкой температуре. Поэтому при обычных температурах примесное поглощение происходит в основном за счет ионизации ловушек, лежащих в средней части запрещенной зоны. Такая ионизация может привести к резкому изменению коэффициента рекомбинации [так как она определяет величины С и С" из уравнений (110) и (111)1. Это явление часто наблюдается на практике, причем освещение полупроводника, в котором имеются уровни прилипания, приводит к существенному уменьшению скорости процесса генерации—рекомбинации. [c.151]

На рис. 47 изображены две вольт-амперные характеристики, относящиеся к случаям малой / и большой // скорости рекомбинации. Из рисунка видно, что уменьшение скорости рекомбинации приводит к одновременному уменьшению прямых и обратных токов перехода. Последнее означает, что для выпрямителей и детекторов, работающих в цепях с малым уровнем токов, необходимо выбирать материалы с низкой скоростью рекомбинации. Наоборот, для выпрямления больших переменных токов следует выбирать материалы с довольно высокой скоростью генерации—рекомбинации (см. 28). При очень высокой скорости генерации—рекомбинации уровень токов насыщения р — п переходов становится весьма большим, и в этом случае возможно их использование в качестве невыпрямляющих контактов. Такие контакты называются рекомбинационными и очень часто используются на практике. [c.175]

Прямой и обратный токи р—п перехода зависят от скорости генерации — рекомбинации и с уменьшением последней падают вплоть до нуля, [c.178]

При очень большой скорости генерации—рекомбинации переход является невыпрямляющим (рекомбинационным) контактом. [c.178]

Быстрые состояния и скорость поверхностной рекомбинации. Принцип работы большинства полупроводниковых приборов основан на нарушении равновесия между концентрациями свободных электронов и дырок в объеме кристалла. Многие параметры этих приборов зависят от скорости восстановления равновесия, т. е. от скорости процессов генерации — рекомбинации или обратной [c.209]

Полупроводники служат источниками шумовых компонент, обусловленных разнообразными статистическими явлениями. Из них самыми главными являются спонтанные флуктуации скорости генерации и рекомбинации, которые вызывают флуктуации концентрации свободных носителей. Шум генерации-рекомбинации можно рассматривать как процесс Пуассона с прямоугольными импульсами произвольной длительности. [c.517]

Ток, возникающий при детектировании фотонов, можно представить как генератор тока, параллельный выходному сопротивлению Но детектора. Если представить щум Джонсона этого сопротивления как шумовой ток, то становится очевидным, что его роль возрастает по мере уменьшения Яо и М. В добавление к сказанному выше отметим, что следует рассматривать и другие причины появления шумов [32, 40] в полупроводниковых детекторах. Так, например, шум генерации-рекомбинации (разд. 7.4.1) в фотопроводниках дает дробовой шум, отфильтрованный посредством детекторного усиления (разд. 7.5.1.2), а именно белый шум в спектральном диапазоне, ограниченном коэффициентом 1/(1 + [c.526]

Носители заряда в полупроводниках и диэлектриках возникают за счет возбуждения связанных электронов. Отсюда следует, что их концентрация может резко изменяться под действием температуры, света, ядерных излучений, а также за счет введения примесных атомов, способствующих уменьшению энергии возбуждения. Так, при температурах, близких к абсолютному нулю, концентрация носителей в этих веществах практически равна нулю, а при высоких температурах становится близкой к концентрации носителей в металлах. Следовательно, повышение температуры способствует возбуждению связанных электронов и наоборот, понижение температуры вызывает связывание электронов, т. е. исчезновение носителей заряда. Процессы возбуждения (генерации) и исчезновения (рекомбинации) носителей заряда происходят не моментально, а с некоторой конечной скоростью, величина которой определяет целый ряд основных свойств полупроводников и является одной из важнейших характеристик материала. [c.11]

ГЕНЕРАЦИЯ И РЕКОМБИНАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА [c.137]

Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости, в результате которого образуется пара электрон — дырка, называется генерацией. Обратный переход электрона приводит к исчезновению носителей заряда и называется рекомбинацией. Если считать, что электроны и дырки являются отдельными самостоятельными частицами, то процессы генерации и рекомбинации можно рассматривать как разобранный нами в 2 и 5 процесс диссоциации — рекомбинации. [c.137]

Результирующая скорость является разностью скоростей прямого и обратного процессов, т. е. генерации и рекомбинации (см. 5). [c.137]

В этом случае число исчезающих свободных электронов равно числу исчезающих дырок, и мы снова имеем право пользоваться понятием скорости рекомбинации (или генерации). [c.140]

Если считать, что интенсивность падающего света не изменяется во времени, то рассматриваемый процесс является стационарным и скорость генерации неравновесных носителей должна совпадать со скоростью их рекомбинации. Из этого условия можно определить концентрацию неравновесных носителей заряда [c.152]

Зависимость вольт-амперной характеристики р—п перехода от скорости рекомбинации. Формула (146) для результирующего тока р — п перехода выведена в предположении существования двух независимых токов, протекающих по валентной зоне и зоне проводимости обоих соприкасающихся кристаллов. На самом деле, перенос электрического заряда в кристалле р типа осуществляется в основном за счет движения электронов по валентной зоне, а в кристалле п типа — за счет соответствующего движения по зоне проводимости. Прохождение тока через р — п переход должно сопровождаться поэтому переносом электронов между указанными зонами. Напомним, что переход электронов из зоны проводимости в валентную зону называется процессом рекомбинации, а обратный ему процесс называется генерацией (см. 24). Если бы скорости этих процессов равнялись нулю, то прохождение тока через р — п переход стало бы невозможным. Действительно, при выводе формулы результирующего тока мг >1 предполагали, что концентрации неосновных носителей на некотором расстоянии от границы раздела являются постоянными и не зависят от плотности протекающего через контакт тока. Последнее возможно только в том случае, когда скорости возникновения и исчезновения носителей на данном участке электрической цепи совпадают. Исчезновение неосновных носителей может происходить или за счет процесса рекомбинации, или за счет их удаления через невыпрямляющие контакты крип областям рассматриваемого перехода. [c.174]

В состоянии равновесия скорость генерации носителей равна скорости их рекомбинации [c.316]

Минимальная плотность тока через прибор, при которой на одной из частот усиление в активной среде компенсирует потери в резонаторе, называется пороговой плотностью тока. При плотности тока-выше пороговой возникает генерация в приборе. Акты рекомбинации стимулируются распространяющейся световой волной. Излучение становится когерентным и направленным. [c.524]

Рис. 21. Стационарное состояние возникает как равновесие между генерацией и рекомбинацией

Упражнение. Запишите общую формулу для функций справедливую для Процессов рекомбинации и генерации, выразив ее через одношаговый процесс. Упражнение. Вычислите /з ( i, /а. з) Для событий рекомбинации в реакции (I3.I.4). [c.334]

Покажите, что такое сведение применимо также к высшим / , поэтому в этом случае события рекомбинации являются пуассоновскими, так же как и события генерации. [c.336]

Возникновение пары электрон проводимости-дырка наз. генерацией носителей заряда. Возможен и обратный процесс-рекомбинация носителей заряда, приводящая к возвращению электрона проводимости в валентную зону и исчезновению дырки. Рекомбинация носителей может сопровождаться выделением избыточной энергии в виде излучения, что лежит в основе полупроводниковых источников света и лазеров [c.56]

Электроны проводимости и дырки, возникновение к-рых явилось следствием тепловых флуктуаций в условиях термодинамич. равновесия, наз. равновесными носителями заряда. При наличии внеш. воздействия на П. (освещение, облучение быстрыми частицами, наложение сильного электрич. поля) может происходить генерация носителей заряда, приводящая к появлению избыточной (относительно термодинамически равновесной) их концентрации. При появлении в П. неравновесных носителей возрастает число актов рекомбинации и захвата электрона из зоны проводимости на примесный уровень в запрещенной зоне ( захват носителей). После прекращения внеш. воздействия концентрация носителей приближается к равновесному значению. [c.56]

Генерация цепей иногда с достаточной скоростью происходит за счет диссоциации одного из реагентов. Это отражается на кинетических закономерностях цепного процесса. Допустим, что реагент А = Хг, v, = 2k A, а обрыв цепей происходит за счет рекомбинации X . Тогда скорость реакции [c.355]

Отсюда следует, что при рассмотрении процесса генерации — рекомбинации в примесном полупроводнике запрещенную зону можно условно разделить на три области среднюю область и две области, одна из которых прилегает к валентной зоне, а другая — к зоне проводимости (рис. 38). Ширина последних двух областей одинакова и равна расстоянию между уровнем электрохимического потенциала электронов [Хэ и ближайшей к нему зоны (проводимости или валентной). Если энергетический уровень ловушек находится в средней из выделенных областей, то коэффициент рекомбинации имеет максимальное значание и не зависит от положения этого уровня. Когда уровень ловушек находится в одной из крайних областей, коэффициент рекомбинации существенно зависит от положения уровня —При этом, так же как и у собственного полупроводника, скорость процесса уменьшается, по мере приближения уровня —к любой из основных зон (см. рис. 38). [c.144]

Заметим, что на практике обычно встречаются случаи, когда концентрация основных носителей и степень отклонения от равновесия сравнительно невелики. Применительно к таким случаям можно утвержадть, что энергетические уровни ловушек, оказывающих наиболее существенное влияние на скорость генерации — рекомбинации, должны находиться в средней части запрещенной зоны. Из сказанного понятно, что примеси, определяющие концентрацию основных носителей, и примеси, определяющие значение коэффициента рекомбинации имеют, как правило, различную химическую природу. Эффективными центрами рекомбинации в кристаллах германия и кремния являются атомы золота, се-рабра, меди, водорода и некоторых других элементов. Атомы всех перечисленных элементов образуют примеси внедрения, причем соответствующие им энергетические уровни находятся в средней части запрещенной зоны. [c.145]

Многие стохастические процессы относятся к сиециальному тину, называемому процессами рождения —гибели или процессами генерации— рекомбинации. Мы будем применить бо-чее свободный термин одношаговые процессы Про ессы т.". ого типа определены как марковские процессы с ие- - с ривкьГ Д можных значений которых сосгии - ,Лг перехода W допускает только г Ор, . г-.седними участками [c.134]

Многие стохастические процессы относятся к специальному тину, называемому процессами рождения — гибели или процессами генерации-рекомбинации. Мы будем нрименчть белее свободный термин одношаговые процессы Процессы т.". ого типа определены как марковские процессы с вр -- нем. множество воз- [c.134]

В главах III—VIII основное внимание уделено электропроводности полупроводников, процессам генерации и рекомбинации носителей заряда, электрическим явлениям на поверхности полупроводников при их контакте между собой, с металлами, водными растворами и газовыми средами, а также вопросам химического травления, термодинамической устойчивости различных соединений германия и кремния и основным методам стабилизации поверхностных свойств полупроводников. [c.5]

Обозначения коэффициентов г и происходят от слов рекомбинация и генерация (re ombination и generation) носителей заряда в полупроводниках в задача. , связанных с процессами рождения и гибели, их часто обозначают Пп и кп- [c.134]

В качестве примера возьмем подход Бюргесса к флуктуации в полупроводниках. Пусть п —число носителей заряда в зоне проводимости, (п) и г (л)—соответственно вероятности генерации и рекомбинации за единичное время. Нет необходимости задавать их явно, а достаточно лишь знать, что г п) монотонно возрастает, а g(n) убывает с изменением п, как это следует из физических соображений. Вообще говоря, получить точное решение уравнения (8.5.3) не представляется возможным, да, наверное, этого и не следует делать, потому что оно все равно не имело бы большого физического смысла из-за тех приближений, которые мы уже сделали, чтобы получить [c.209]

Сначала грубое приближение. Возьмем одношагосый процесс с коэффициентами генерации g(n) и рекомбинации г п) такой же, как в (6.5.1). Его макроскопическое уравнение [c.273]

Внеш. магн. поле влияет на выход продуктов р-ции, скорость элементарных процессов взаимод. парамагнитных частиц (рекомбинации радикалов, аннигиляции триплетно-возбужденных молекул, тушения триплетных молекул радикалами и т.п.), интенсивность флуоресценции и хеми-люминесценции, темновую и фотопроводимость мол. кристаллов и орг. полупроводников. Магн. изотопный эффект сопровождается разделением магн. и немагн. изотопов (напр., С и С, о и О). Хим. поляризация электронов и ядер проявляется в спектрах ЭПР и ЯМР продуктов р-ций (радикалов и молекул), при этом положит, поляризация приводит к аномально сильным линиям поглощения, а отрицательная-к линиям эмиссии. В последнем случае создается инверсная населенность зеемановских уровней электронов или ядер (см. Зеемана эффект. Лазер). Когда химически индуцированная отрицат. поляризация ядер достигает значит, величины, превосходящей порог генерации, происходит самовозбуждение радиочастотного излучения и хим. система становится мол. квантовым генератором-хим. радиочастотным мазером. Внеш. высокочастотное резонансное поле стимулирует изменение спина и, следовательно, выхода продукта р-ции или интенсивности люминесценции. Это позволяет регистрировать спектры ЭПР короткоживущих пар парамагнитных частиц по изменению выхода электронов, дырок, возбужденных молекул. На этом принципе основан новый метод магн. резонанса-двойной магн. резонанс (ДМР). [c.624]

Альтернативный вариант реакции - генерация сначала аниона СНгСМ и рекомбинация его с азолиевым катионом - вряд ли осуществим, т.к. реакция ацетонитрила с гидридом натрия протекает много медленнее, чем с азолиевыми солями, что фиксируется методом ТСХ, и обуславливается меньшей кислотностью ацетонитрила (рА а 25) по сравнению с азолиевыми солями (рА а < 24). [c.283]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология