генерация носителей заряда

ГЕНЕРАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА в полупроводниках - появление электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Г. н. з. происходит под действием теплового движения атомов кристаллич. решётки (тепловая генерация), а также внеш. факторов - освещения (оптич. генерация), облучения потоками частиц, сильных электрич. полей и др. Мерой Г. н. з. является скорость генерации - число носителей, возникающих в единице объёма за единицу времени. Тепловая Г. н. з. в равновесном полупроводнике уравновешивается их рекомбинацией (см. Рекомбинация носителей заряда), поэтому скорость тепловой генерации G равна скорости рекомбинации, т. е. , где п₀ - равновесная концентрация носителей, t- время жизни неравновесных носителей.

В случае оптич. Г. н. з. концентрация неравновесных носителей может превосходить равновесное значение на много порядков. Межзонное поглощение света, происходящее, когда энергия кванта превосходит ширину запрещённой зоны , приводит к генерации электронно-дырочных пар , примесное поглощение - к генерации электронов или Дырок . Скорость оптич. Г. н. з. при зависит от интенсивности света. При малых интенсивностях эта зависимость обычно линейна и описывается ф-лой

где I₀ - плотность потока световых квантов (число квантов, падающих на единицу площади за единицу времени), - коэф. поглощения света, х - глубина проникновения, - квантовый выход (коэф., определяющий, какая доля поглощённых квантов приводит к появлению носителей заряда). При , т. к. внутризонное поглощение света не приводит к появлению новых носителей. При возможно , т. к. из-за взаимодействия между электронами один фотон может возбудить более одного электрона.

При (рентг. или-излучение) Г. н. з. состоит из первичного акта ионизации , при к-ром возникают носители большой энергии , и множественных процессов ударной ионизации, в к-рых образуются новые электронно-дырочные пары. При этом , однако . Последнее связано с необходимостью сохранения импульса в элементарных актах рождения электронно-дырочных пар с возбуждением колебаний решётки. При. часто пользуются приближённой ф-лой . Аналогичным образом протекает Г. н. з., если вместо фотонов использовать заряж. частицы большой энергии (электроны, протоны, a-частицы и т. п.; см. Полупроводниковый детектор частиц).

При высоких интенсивностях света (лазерное излучение), когда существенны ''процессы многоквантового поглощения света, зависимость скорости Г. н. з. от интенсивности становится нелинейной (см. Многофотонные процессы, Полупроводниковый лазер).

Г. н. з. происходит также в присутствии сильного электрич. поля вследствие ударной ионизации и туннельных переходов электронов в зону проводимости из валентной зоны (т. н. пробой Зенера) и с примесных уровней.

Лит.: Рывкин С. M., Фотоэлектрические явления в полупроводниках, M., 1963; Вавилов В. С., Действие излучений на полупроводники, M., 1963; Аут И., Генцов Д., Герман К., Фотоэлектрические явления, пер. с нем., M., 1980. Э. M. Эпштейн.

   <<      Предметный указатель      >>