Asian Journal of Multidimensional Research (ajmr)

Asian Journal of Multidimensional Research (AJMR)

 

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AJMR 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Let  us  consider  the  simplest  case,  when  the  effect  of  plasma  current  carriers  extends  over  the 

entire  depth  of  the  semiconductor.  With  such  a  representation,  the  carriers  cause  uniform 

volumetric generation, proportional to the photocurrent jС, as well as to the photoelectron flux 

I 

= j / e = ξμnE

,  where 

μ

  is  the  carrier  mobility  in  the  semiconductor,  n  is  the  concentration  of 

photocarriers,  E  is  the  electric  field  strength, 

ξ

  is  the  proportionality  coefficient,  physical  the 

meaning of which will be explained below. The change in  the concentration of nonequilibrium 

carriers n in time is described by the equation 

𝑑𝑛

𝑑𝑡

= 𝐹 − 𝑛/𝜏  + 𝜉𝜇𝑛𝐸

, 

 

 

 

(1) 

where F is the intensity of optical generation, τ is the lifetime of nonequilibrium carriers.Let us 

now  consider  the  kinetics  of  flux  growth  when  a  rectangular  voltage  step  is  turned  on.  The 

solution to equation (1) under the initial condition (

t = 0, n = Fτ

) is expressed by the formula 

𝑛 = 𝐹/(1/𝜏 − 𝜉𝜇𝐸){1 − 𝜉𝜇𝐸

τ

· exp[−𝑡(1/𝜏 − 𝜉𝜇𝐸)]}

. 

(2) 

For Е <1 / ξμτ, formula (2) has a stationary solution (t → ∞). 

For  Е>  1  /  ξμτ,  there  is  no  stationary  solution  (n  →  ∞)  and  the  kinetics  of  current  rise  is 

expressed by the formula 

n = F / (ξμE- 1 / τ) [ξμEτ · exp

⁡

 (t / τ) (ξμE-1 / τ)], (3) 

describing  an  unlimited  exponential  increase  in  the  concentration  of  nonequilibrium  charge 

carriers with a time constant decreasing in proportion to the electric field strength. 

Figure 1 shows the relaxation curves of the concentration of nonequilibrium carriers for various 

values of the electric field strength 

(1 - E = 5·10

3

 V / sm; 2 - E = 9·10

3

 V / sm; 3 - E = 10

4

 V / 

sm; 4 - E = 5·10

5

 V / sm; 5 - E = 5·10

6

 V / sm;)

 

and optical generation F = 10

14

 sm

-3

s-1, constructed according to formulas (2) and (3). 

The  relaxation  curves  were  recorded  for  CdTe  with  two  plasma  contacts  in  the  gas-discharge 

cell; these curves were shown in Fig. 2 for different values of the applied voltage. The voltage is: