![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Коэффициенты поглощения некоторых полупроводников⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 20
Приложение 2 К вантовый выход фотодиода Предположим, что области n - и p -типа нейтральны и имеют малое удельное сопротивление. Воспользуемся простой одномерной моделью фотодиода с p – n -переходом, приведенной на рисунке П2.1, где xj – глубина залегания металлургической границы p – n -перехода от поверхности, на которую падает свет, глубина L может соответствовать либо толщине подложки, либо толщине эпитаксиального слоя пленки. Пусть облучаемая площадь фотодиода A эфф =1 см2.
Предположим, что подложка (xj < x < L) фотодиода однородно легирована донорной примесью с концентрацией Nd, а приповерхностная область – акцепторными примесями с концентрацией Na. Будем использовать следующие классические приближения: прибор подразделяется на следующие области: ОПЗ (xp < x < xn) и две квазинейтральные области (КНО) – (0, xp) и (xn, L).
где Предположим, что внутри каждой КНО плотность избыточных носителей, генерированных светом или инжектированных в результате подачи внешнего напряжения, меньше равновесной концентрации основных носителей (т.е. рассматривается низкий уровень инжекции). В неравновесных условиях в КНО существует небольшое, отличное от нуля электрическое поле, обусловленное дрейфовым током ОНЗ в результате приложения внешнего напряжения u см. Однако в первом приближении внутри резкого p – n- перехода этим полем можно пренебречь. Предположим, что через p – n- переход течет темновой ток плотностью jd (u см), когда в отсутствие падающего света к p – n- переходу приложено напряжение u см. Обозначим через j ф (u см) – плотность фототока через p – n- переход, когда на него падает свет постоянной интенсивности. Тогда j (u см)= jd (u см)+ j ф (u см). (П2.2)
Для расчета плотности тока необходимо определить зависимость концентраций носителей от координаты. Уравнение непрерывности в стационарных условиях имеет вид:
где В идеальном случае при A эфф =1 см2 результирующий фототок равен
Квантовый выход фотодиода определяется выражением
и в идеальном случае равен 1. В действительности η ≠1, потому что, не каждый поглощенный фотон рождает электронно-дырочную пару; не все фотоны с длиной волны λ поглощаются внутри полупроводника, имеющего конечную длину L; не все созданные носители собираются p – n -переходом, так как они имеют конечное время жизни и соответственно могут вступать в процесс рекомбинации прежде, чем достигнут активной области p – n -перехода и, наконец, при больших обратных смещениях возможно лавинное умножение носителей в ОПЗ (на этом явлении основывается работа лавинных фотодиодов). 1. КНО (0, xp). Ток неосновных носителей заряда (ННЗ) в данной области содержит только диффузионную компоненту т.к. электрическое поле очень мало
Для ННЗ рекомбинацию можно считать линейной, если падающее излучение имеет энергию квантов менее 3 эВ:
В противном случае поглощение будет происходить преимущественно в приповерхностной области и рекомбинация будет квадратичной. Скорость поверхностной рекомбинации s можно учесть с помощью граничных условий на свободной поверхности при решении уравнения непрерывности (4.13). Это условие, заданное выражением
Первое условие отражает тот факт, что поверхностная рекомбинация (избыточная по отношению к объемной рекомбинации) вызывает протекание диффузионного тока генерированных носителей по направлению к поверхности. Второе условие – классическое соотношение Больцмана, справедливое при малых уровнях инжекции. При обратных напряжениях
При отсутствии внешнего источника генерации (
где В соответствии с (4.16) плотность темнового электронного тока определяется выражением:
Плотность ННЗ при падении света на переход определяется выражением n (x)= nd (x)+ n ф (x), (П2.11) где n ф (x) – избыточная плотность носителей, генерируемых падающим светом. Из уравнения непрерывности (4.13) при
Фототок
Его значение на границе ОПЗ xp равно
Значение квантового выхода η p определяется выражением
и составляет
Найдем значения η p в некоторых предельных случаях. При скорости поверхностной рекомбинации s =0
При больших временах жизни неосновных носителей
При скорости поверхностной рекомбинации s =0, получаем идеальный случай:
когда η p принимает максимальные значения, так как все генерированные падающим светом носители дают вклад в фототок. 2. КНО (xn, L). Распределение ННЗ в данной области можно аналогично первой области, но граничные условия будут другими:
где Плотность темнового дырочного тока определяется выражением:
Плотность дырочного фототока
Квантовый выход в этом случае определяется выражением
и оказывается равным
При больших временах жизни неосновных носителей
Для толстых подложек (
И, наконец, в так называемом идеальном случае полубесконечной подложки и очень большого времени жизни носителей заряда (
3. Область пространственного заряда Известно, что при обратном смещении на p–n -переходе ОПЗ обеднена носителями заряда и равновесие между процессами генерации и рекомбинации нарушено в пользу генерации носителей заряда. Если генерация носителей заряда в n -области происходит через ловушки, имеющие энергетический уровень вблизи середины запрещенной зоны, то дырка, возникшая в валентной зоне, перенесется электрическим полем ОПЗ в p-область. Электрон, локализованный на ловушке, вернуться в валентную зону не может, т.к. там нет дырок, с которыми он может прорекомбенировать. Поэтому электрон за счет теплового или другого возбуждения может перейти только в зону проводимости. Этот электрон, появившись в зоне проводимости, перенесется против направления электрического поля в n -область. Мы получаем поток свободных (возбужденных) электронов к n -области и поток свободных дырок к p-области. Рассмотрим уравнение непрерывности для электронов
Отсюда
Проинтегрировав выражение (4.40), можно получить полную плотность электронного тока внутри области обеднения
т.к. мы предполагаем НУИ, то рекомбинационный член в основном не зависит от внешнего источника генерации, т.е. темновой ток определяется как
а фототок имеет вид
Другими словами, мы предполагаем, что все генерированные светом носители дают вклад в фототок, так как рекомбинация генерированных светом носителей считается незначительной. Распределение плотности фототока во всей области обеднения записывается в виде
откуда и определяем квантовый выход
При больших значениях коэффициента поглощения α квантовый выход 4. Полный квантовый выход Плотность полного фототока резкого p – n -перехода определяется выражением
Полный квантовый выход для фотодиода записывается в виде
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-11-27; просмотров: 74; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.238.161 (0.04 с.) |