半导体物理复习总结（五）——非平衡载流子

非平衡载流子

热平衡状态是指在一定温度下，半导体中的载流子浓度一定。载流子的产生与复合相等，载流子的浓度乘积一定。统一的费米能级是热平衡状态的标志。非平衡状态是指在外界因素的影响下，半导体平衡状态受到微扰，内部的载流子浓度产生涨落。

复合是电子和空穴被洇灭或消失的过程。产生是电子和空穴被创建的过程。

非平衡载流子是指在外界因素影响下，非平衡态中比平衡太多的载流子。

大注入是产生的非平衡载流子的浓度接近或大于平衡载流子。小注入是指非平衡载流子，远小于多子远大于少子。

产生非平衡载流子的外部作用撤除后，由于半导体的内部作用，使它由非平衡状态恢复到平衡态，过剩的载流子逐渐消失，称为非平衡载流子的复合。

非平衡载流子的平均生存时间称为非平衡载流子的寿命。

当平衡态被破坏时出现非平衡载流子，价带和导带中的电子分别处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡的状态，费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍是适用的，但导带和价带之间是不平衡的，可分别引入导带费米能级和价带费米能级，称为准费米能级。

复合指系统由非平衡态向平衡态过渡的统计性过程。复合按微观机构分类有直接复合和间接复合，按发生位置分类有体内复合和表面复合，按能量释放方式分类有辐射复合，非辐射复合和俄歇符合。

电子在导带与价带间直接跃迁引起的非平衡载流子的复合过程是直接复合。

促进复合过程的杂质和缺陷，成为复合中心。间接复合是指非平衡载流子通过复合中心的复合。

表面复合是在半导体表面发生的非平衡载流子的复合。

载流子从高能级向低能级跃迁，发生电子空穴复合时，把多余的能量传给另一个载流子，使这个载流子被激发到更高的能级上去，当它重新跃迁回低能级时多余的能量场以声子的形式放出。这种复合称为俄歇复合，是一种非辐射复合。

陷阱效应是半导体处于非平衡态时非平衡载流子出现，引起杂质能级上的电子数目改变，杂质积累非平衡载流子的作用。有显著陷阱效应的杂质能级称为陷阱，相应的杂质和缺陷成为陷阱中心。

对于电子陷阱来说，费米能级以上的能级越接近费米能级陷阱效应越显著。

扩散长度标志着非平衡载流子深入样品的平均距离。

牵引长度表示在外电场下非平衡载流子在寿命内的漂移距离。

当材料中存在电场E时，能带能量变成位置函数会出现能带图中，Ev和Ec为随位置变化的结果称为能带弯曲。