Учебное пособие по курсам «Фотоэлектрические явления в полупроводниках» и«Фотоэлек­трические явления в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах»

Ъг — Тр —

Случай 3. Концентрации фотоносителей сравнимы с концентрацией центров
рекомбинации
Зададим концентрацию электронов и дырок в этой промежуточной области с помощью условий:
п_г»п ~ р_г»р (3.10)
(или аналогичных, получаемых заменой п<р ).
В уравнении (3.10) величина п_г постоянна и равна своему значению до ос­вещения; р_г остается примерно равной п.. В силу последнего обстоятельства


Такая связь характерна для бимолекулярного (квадратичного) процесса ре-
-1



VS_tln
комбинации. Время жизни свободного электрона \ в данном случае за­
висит от концентрации п, уменьшаясь с ее ростом. В силу (3.10) концентрация свободных дырок мала, по сравнению с концентрацией свободных электронов, однако она возрастает линейно с интенсивностью света
f
Р =

(3.12)

VSpⁿi

Зависимость концентраций электронов и дырок от интенсивности фотовоз­буждения показана на рис. 3.3. Концентрация носителей заряда зависит от ос­вещенности по линейному или более слабому (сублинейному) закону.



Рис. 3.3. Зависимость концентрации фотоносителей от освещенности в условиях слабо­го (I), среднего (II) и сильного (III) возбуждения:
— концентрация электронов, концентрация дырок

3. 
   Прилипание носителей заряда
   

В обсуждавшейся выше модели Шокли-Рида в зависимости от положения уровня Ферми центры рекомбинации могут превращаться просто в центры за­хвата, или прилипания. Заполнение уровня рекомбинации происходит при уча­стии обеих зон, которое определяется положением уровня Ферми. В процессах фотопроводимости, однако, нередко приходится иметь дело с независимым из­менением концентрации носителей в зоне проводимости и валентной зоне. Рав­новесие между каждой из зон и соответствующими примесными уровнями опи­сывается с помощью «квазиуровней Ферми», которыми в случае отклонения системы от термодинамического равновесия следует заменить стационарный уровень Ферми. Последний, как известно, определяется следующим соотноше­нием

Для квазиуровней Ферми