Генерация и рекомбинация носителей

Рекомбинация “зона-зона”
Скорость рекомбинации в этом случае зависит от плотности и электронов и дырок. Поскольку для осуществления акта рекомбинации в этом механизме необходимо одновременно иметь и электрон, и дырку, то скорость рекомбинации должна быть пропорциональна произведению концентраций n и p. Но в равновесном состоянии скорость рекомбинации должна быть равна скорости генерации, т.к. в результате нет ни генерации, ни рекомбинации. А поскольку в состоянии равновесия произведение , то скорость рекомбинации можно записать в виде

где b – константа биполярной рекомбинации.
Скорость Оже - рекомбинации будет определяться соотношением, похожим на формулу для скорости рекомбинации “зона-зона”, но оно должно включать плотность электронов или дырок, которые приобретают энергию, образующуюся в результате аннигиляции.



Два слагаемых в формуле учитывают два возможных механизма передачи энергии.


Рекомбинация через примесные центры.
Рекомбинация Шокли-Рида-Холла.
Динамика рекомбинации через промежуточный (рекомбинационный) центр-ловушку показана на рис.3. Ловушка захватывает сначала носитель из одной зоны (например, электрон), затем носитель из другой зоны (дырку). Таким образом, электрон переходит из зоны проводимости в валентную зону в два этапа. Рекомбинация через ловушки характерна для таких материалов как Si, Ge, GaAs, которые широко применяются в полупроводниковых приборах.
При рекомбинации через промежуточный уровень ловушка сначала захватывает носитель одного знака (рис.3), предположим электрон (1), и заряжается отрицательно (2). Затем она захватывается носитель другого знака - дырку (3), которая рекомбинирует с локализованным электроном и переводит ловушку вновь в нейтральное состояние (4).

Таким образом, переход электрона из зоны проводимости в валентную зону происходит в два этапа: I- из зоны проводимости на рекомбинационный уровень, II - с рекомбинационного уровня в валентную зону (см. рис.3).

Рис.3. Механизм рекомбинации через промежуточный центр-ловушку.