Asian Journal of Multidimensional Research (ajmr)

Fig. 1. Kinetics of nonequilibrium electron 

concentration at different values of the 

electric field strength E.

 

t

10

-7

, s 

2 

1 

0 

0 

1 

2 

3 

n

ͯͯͯͯͯͯͯͯͯͯͯͯͯͯͯͯ·10

12

, sm

-3

 

2 

3 

4 

5 

1 

---

ISSN: 2278-4853         Vol 10, Issue 9, September, 2021        Impact Factor: SJIF 2021 = 7.699 

Asian Journal of Multidimensional Research (AJMR)

 

https://www.tarj.in

 

571 

 

AJMR 

1  -  2  kV;  2  -  2.7  kV;  3  -  2.9  kV;  4  -  3  kV;  5  -  3.05  kV.  Let  us  discuss  the  theoretical  and 

experimental results. 

From theoretical calculations (Fig. 1) it follows that the stationary value of the concentration of 

nonequilibrium carriers n increases sharply (curve 5) and becomes infinity at 

ξμE → 1 / τ.

 From 

this condition, one can find out the physical meaning of the coefficient ξ. Let us denote 

λ = 1 / ξ

 - 

some  effective  length  characteristic  of  the  exciting  action  of  the  plasma  flow  on  the 

semiconductor. Then the condition 

ξμE → 1 / τ

 can be rewritten as 

t = λ / μE = τ or λ = μEτ.

 The 

greatest effect of the action of plasma excitation occurs when the length of the drift displacement 

of the carriers in the semiconductor 

L

E

 = μEτ

 becomes equal to λ. In other words, when the time 

of flight tпр by a carrier of characteristic length  λ reaches the lifetime tпр = τ with increasing 

field  strength.  If  we  introduce  the  time  of  flight  tпр  by  the  carrier  of  the  entire  length  of  the 

semiconductor L (

t

пр

 = L / μE

), then the condition 

ξμE → 1 / τ

 can be written in the form 

τ = (λ / 

L)

 tпр. This condition resembles the exclusion condition (τ = tпр) with the difference that before 

tпр there is a factor 

λ / L

 - the ratio of the characteristic length to the length of the sample. Thus, 

ξ is undoubtedly related to the efficiency of the plasma action. 

The  experimental  relaxation  curves  shown  (Fig.  2)  show  that  at 

E  =  1  /  ξμτ

,  relaxation  is 

expressed by a linear increase in the photocurrent with a slope (curve 3) corresponding to the rate 

of optical  generation in  the absence of recombination.  In this  case,  the recombination losses  of 

carriers are exactly compensated by generation from the plasma, and the effective lifetime 

1 /τ

eff

 

= 1 / τ - ξμE

 becomes infinite. At 

E> 1 / ξμτ

, the negative lifetime condition is realized, there is 

no stationary state,  an  exponentially similar increase in  the photocurrent  with  time takes  place, 

and  a  positive  feedback  is  observed  in  the  gas-discharge  cell.  In  the  region 

E  <1/ξμτ

,  teff  is 

positive, the photocurrent has a stationary value. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As  can  be  seen  from  the  experimental  relaxation  curves  (Fig.  2),  their  general  character  to  a 

certain  extent  agrees  with  theoretical  calculations  (Fig.  1),  including  in  the  region  of  negative 

Fig.  1.