Процессы в объеме полупроводника при нарушении равновесия

Когда к p-n переходу приложено внешнее напряжение, то равновесие нарушается не только в переходе, но и в прилегающих к нему областях полупроводника. Во-первых, в этих областях устанавливается хотя и слабое, но не равное нулю поле. Во-вторых, и это наиболее существенно, в эти области происходит инжекция (или экстракция) неосновных носителей заряда, в результате чего их концентрация становится заметно отличной от равновесного значения. Нарушение равновесия в объеме полупроводника приводит к возникновению в нем следующих трех процессов, каждый из которых протекает в таком направлении, чтобы вернуть полупроводник в состояние равновесия.

Первым из этих процессов является так называемый генерационно - рекомбинационный процесс, заключающийся в том, что при концентрации СНЗ отличной от равновесного значения становятся неравными скорости рекомбинации и генерации. В результате концентрация СНЗ начинает либо убывать, либо возрастать, стремясь к значению, соответствующему интенсивности воздействия внешнего фактора, нарушающего равновесие.

Второй процесс связан с неравномерностью распределения СНЗ в объеме полупроводника и заключается в диффузии неравновесных носителей заряда в направлении убывания их концентрации.

Третий процесс заключается в переносе свободных носителей заряда электрическим полем.

Заметим, что первые два из перечисленных процессов особенно существенны для неосновных носителей, так как вследствие малой концентрации этих частиц достаточно сравнительно слабых внешних воздействий, чтобы вызвать весьма значительное ее относительное изменение. Третий процесс, напротив, наиболее существенен для основных носителей заряда. Концентрация основных носителей заряда настолько велика, что даже в слабых электрических полях перенос полем превалирует над другими процессами, протекающими в системе этих частиц.

Установление поля в переходе, т.е. процесс поляризации полупроводника, является процессом практически безинерционным. Время этого развития составляет величину порядка 10^-12…10^-13 секунды. Однако, установление тока в переходе происходит значительно медленнее и лимитируется процессами в объеме полупроводника. Действительно, перенос заряда в областях, прилегающих к переходу, осуществляется в значительной мере инжектируемыми или экстрагируемыми неосновными носителями. Скорость этого переноса и время его установления определяются скоростью протекания и временем установления перечисленных кинетических процессов.

Дата добавления: 2014-01-06