Современные светодиоды

Распределение носителей в гомогенных р-п-переходах

Распределение носителей тока в гомогенных р-п-переходах, т. е. в переходах в пределах одного материала, зависит от коэффициен­та диффузии носителей. Коэффициент диффузии носителей измерить довольно трудно. Гораздо проще экспериментально определить по­движность носителей, используя для этого, например, эффект Холла, а коэффициент диффузии получить из соотношения Эйнштейна, которое для невырожденных полупроводников имеет вид

j~.kTj~.kT,. . о

D-п — ^ (^71 и Dp — (4.18)

Носители, инжектированные в нейтральный полупроводник в отсут­ствие внешних электрических полей, перемещаются за счет диффузии. При инжектировании носителей в область с проводимостью проти­воположного типа неосновные носители начинают* рекомбинировать случайным образом. Среднее расстояние, которое пролетают неоснов­ные носители до рекомбинации, называется диффузионной длиной. Электроны, инжектируемые в область p-типа, до рекомбинации с дыр­ками диффундируют в среднем на расстояние, равное диффузионной длине Ln. Для нахождения диффузионной длины используют выраже­ния

Ln “ yDnTn, Lp — J DpTp, (4,19)

где r„ и Гр — времена жизни неосновных носителей: электронов или дырок. В типичных полупроводниках диффузионная длина равняется нескольким микрометрам. Например, диффузионная длина электронов
в GaAs p-типа Ln = (220 см2/с х 10 8с)*/2 « 15 мкм. Следователь­но, неосновные носители распространяются на расстояние порядка нескольких микрометров.

На рис. 4.8, а и б показано распределение носителей в р-п-переходе в условиях нулевого и прямого смещения. Видно, что неосновные носители способны диффундировать на довольно большие расстояния. Кроме того, чем дальше неосновные носители проникают в соседние области, тем сильнее снижается их концентрация. Следовательно, акты рекомбинации происходят в достаточно широкой области, для которой характерно сильное изменение концентрации неосновных носителей. Далее будет показано, что расширение области рекомбинации в гомо­генных переходах отрицательно сказывается на эффективности излу­чения.

Рис. 4.8. Распределение носителей в р-п-переходе в условиях нулевого (а) и прямого (б) смещения, р-п-гетеропе - реход при прямом смещении (в). В го­могенных переходах носители до ре­комбинации пролетают в среднем рас­стояния, равные диффузионным дли­нам L„ или Lp. В гетеропереходах носители заключены в области между двумя барьерными слоями

hiу

ооообо ооооооооо

обооооооообооооооооооі______

••••••••••••••••••••••••••••••••в

•••••••••••••••••••••••••••••••••