Генерация носителей заряда в полупроводниках - появление электронов в зоне проводимости
и дырок в валентной зоне. Генерация носителей заряда в полупроводниках происходит под действием теплового движения
атомов кристаллич. решётки (тепловая генерация), а также внеш. факторов - освещения
(оптич. генерация), облучения потоками частиц, сильных электрич. полей и др.
Мерой генерации носителей заряда в полупроводниках является скорость генерации - число носителей, возникающих в
единице объёма за единицу времени. Тепловая генерация носителей заряда в полупроводниках в равновесном полупроводнике
уравновешивается их рекомбинацией (см. Рекомбинация носителей заряда), поэтому
скорость тепловой генерации G равна скорости рекомбинации, т. е.
, где п0 - равновесная концентрация носителей, t- время жизни
неравновесных носителей.
В случае оптической генерации носителей заряда концентрация неравновесных носителей может превосходить равновесное значение
на много порядков. Межзонное поглощение света, происходящее, когда энергия кванта
превосходит ширину
запрещённой зоны ,
приводит к генерации электронно-дырочных пар
, примесное поглощение - к генерации электронов
или Дырок . Скорость
оптической генерации носителей заряда при
зависит от интенсивности света. При малых интенсивностях эта зависимость обычно
линейна и описывается ф-лой
где I0 - плотность потока световых квантов (число квантов, падающих на единицу площади
за единицу времени), -
коэф. поглощения света, х - глубина проникновения, -
квантовый выход (коэф., определяющий, какая доля поглощённых квантов приводит
к появлению носителей заряда). При
, т. к. внутризонное поглощение света не приводит к появлению новых носителей.
При возможно
, т. к. из-за
взаимодействия между электронами один фотон может возбудить более одного электрона.
При
(рентг. или-излучение)
генерация носителей заряда состоит из первичного акта ионизации , при к-ром возникают носители
большой энергии ,
и множественных процессов ударной ионизации, в к-рых образуются новые электронно-дырочные
пары. При этом ,
однако . Последнее
связано с необходимостью сохранения импульса в элементарных актах рождения электронно-дырочных
пар с возбуждением колебаний решётки. При.
часто пользуются приближённой ф-лой .
Аналогичным образом протекает генерация носителей заряда, если вместо фотонов использовать заряж.
частицы большой энергии
(электроны, протоны, a-частицы и т. п.; см. Полупроводниковый детектор частиц).
При высоких интенсивностях
света (лазерное излучение), когда существенны ''процессы многоквантового
поглощения света, зависимость скорости генерации носителей заряда от интенсивности становится
нелинейной (см. Многофотонные процессы, Полупроводниковый лазер).
Генерация носителей заряда происходит также в присутствии сильного электрич. поля вследствие ударной ионизации и туннельных
переходов электронов в зону проводимости из валентной зоны (т. н. пробой Зенера)
и с примесных уровней.
Литература по генерации носителей заряда
Рывкин С. M., Фотоэлектрические явления в полупроводниках, M., 1963;
Вавилов В. С., Действие излучений на полупроводники, M., 1963;
Аут И., Генцов Д., Герман К., Фотоэлектрические явления, пер. с нем., M., 1980.
Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет) При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 1011 раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов. Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.