Т. В. Свистова основы микроэлектроники учебное пособие

6.1.1. Сверхинжекция неравновесных носителей
заряда в гетеропереходе 
 
В гомопереходе концентрация неосновных носителей заря-
да, инжектированных из эмиттера, не может превышать их кон-
центрации в эмиттере.
Рассмотрим зонную диаграмму гетероперехода при пря-
мом внешнем смещении, когда переход открыт и через него 
течёт ток (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Зонная энергетическая диаграмма
гетероструктуры в прямом включении 
В этом случае система неравновесна. Стационарный уро-
вень Ферми в таких условиях не существует, и концентрацию 
носителей заряда принято описывать с помощью квазиуровней 
Ферми.
Благодаря скачку дна зоны проводимости электронный 
квазиуровень E
F,n 
в области р-типа вблизи перехода оканчива-
ется выше Е
с
. Так возникает неравновесный вырожденный 
электронный газ с высокими значениями концентрации элек-
тронов. Такой рост концентрации неравновесных электронов 

---

130
(n
p
) в р-полупроводнике при протекании тока называют сверх-
инжекцией. За счет сверхинжекции n
p
может быть выше, чем 
концентрация легирующих примесей в n-полупроводнике.
В гетеропереходе за счет наличия разрывов в зоне прово-
димости Е
c
 (для р-N-гетероперехода) или в валентной зоне Е
v
, 
(для п-Р-гетероперехода) при достаточно большом напряжении 
смещения возможно как бы образование «отрицательного» барь-
ера для электронов (дырок). Это проиллюстрировано на рис. 6.1 
для p-N-гетероперехода. Узкий положительный потенциальный 
барьер на гетерогранице электроны свободно проходят за счет 
туннельного эффекта, попадая затем в потенциальную яму. Бла-
годаря этому концентрация инжектированных носителей заряда 
может превышать их концентрацию в эмиттере (на рис. 6.1) уро-
вень Ферми в п-области расположен ниже дна зоны проводимо-
сти, а квазиуровень Ферми для электронов в р-области - внутри 
зоны проводимости). Предельно достижимое отношение концен-
трации инжектированных электронов п
р
 в p-N-гетеропереходе к их 
равновесной концентрации в эмиттере п
N
 (в N-области) равно 
kT
E
n
n
c
N
p

 exp
. (6.1) 
Аналогично в п-Р-гетеропереходе 
kT
E
p
p
v
P
n

 exp
. (6.2)