캐리어 생성은 반도체 내에서 전자-정공 쌍(EHP)이 생성되는 과정입니다. 갈륨비소(GaAs)와 같은 직접 띠틈 반도체에서 이는 에너지 흡수로 인해 원자가 전자가 전도대로 도약하여 정공을 남길 때 효율적으로 발생합니다.
이 과정은 생성율 G로 주어지며 가전자대 최대값과 전도대 최소값 사이의 운동량 보존으로 인해 효율적입니다.
간접 생성은 중간 단계를 포함하며 실리콘(Si)과 같은 간접 밴드갭 반도체에서 일반적입니다. 간접 띠틈 반도체는 포논으로부터 추가적인 추진력을 필요로 하므로 캐리어 생성의 효율성이 떨어집니다. 오거 생성 및 충격 이온화는 강한 전기장과 같은 고에너지 환경에서 여러 EHP를 생성합니다.
재결합은 자유 전하 캐리어의 수를 줄이는 과정입니다. 직접 밴드 간 재결합은 갈륨비소와 같은 반도체에서 발생하며, 여기서 전자와 정공은 중간 상태 없이 직접 재결합됩니다.
전자가 다수 캐리어인 n형 반도체의 재결합 속도는 다음과 같이 계산됩니다.
여기서 B는 재결합 계수이고, n과 p는 각각 전자와 정공의 농도입니다. 간접 재결합에는 트랩, 즉 밴드갭 내의 국부적인 에너지 상태가 포함됩니다. 캐리어는 이러한 상태에 의해 일시적으로 포획된 다음 재결합하여 비방사 과정인 열로 에너지를 방출합니다.
생성과 재조합 사이의 평형은 다음과 같이 설명됩니다.
비평형 조건에서 과잉 캐리어는 순 재결합 속도 U를 유발하여 평형을 회복하는 경향이 있습니다. 소수 캐리어 농도(Δp)가 다수 캐리어 농도보다 상당히 낮은 저준위 주입에서 속도는 다음과 같습니다.
캐리어 생성 및 재결합 속도는 열 평형에서 균형을 이룹니다. 그러나 빛이나 전기장 같은 외부 힘이 이 평형을 방해하면 반도체는 비평형 상태에 들어갑니다. 평형으로 돌아가는 역학에는 이러한 생성 과정과 재조합 과정 간의 복잡한 상호 작용이 포함됩니다.
장에서 10:
Now Playing
Basics of Semiconductors
477 Views
Basics of Semiconductors
626 Views
Basics of Semiconductors
510 Views
Basics of Semiconductors
463 Views
Basics of Semiconductors
369 Views
Basics of Semiconductors
432 Views
Basics of Semiconductors
379 Views
Basics of Semiconductors
262 Views
Basics of Semiconductors
183 Views
Basics of Semiconductors
424 Views
Basics of Semiconductors
209 Views
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유