Основы теории фотопроводимости - Роуз А.
Скачать (прямая ссылка):
Затрудняя доступ носителей одного знака к ре-комбинационному центру, поверхностные барьеры уменьшают скорость поверхностной рекомбинации пар в германии и кремнии.
Л ИТЕРАТОРА
1.Ascarelli О, Rodriguez S., Phys. Rev., 124, 1325 (І961).
2. KoenIg S. H., Phys. Rev., 110, 988 (1958).
3. Lax M., Phys. Rev., 119, 1502 (1960).
4. Rose A., RCA Rev., 12, 362 (1951).
5. Stockmann F., Zs. Phys., 130, 477 (1951).
6. Van Rooslroeck W., Shockley W., Phys. Rev, 94,
1558 (1954). 7*. П e к а p С. И., ЖЭТФ, 20, 267 (1950). 8». Бонч • Бруевич В Л., ФТТ, 2, 182 (1959). 9*. Иванов Ю. Л.. ФТТ, 4, 2274 (1962). 10«. Жданова Н. Г., Калашников С. Г., ФТТ, 6, 440 (1964).
11*. Рогачев А. А., Рывкин С. M., ФТТ, 6, 3742 (1964). Г Я A b А 8
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ
§ 1. Нейтральные контакты
Простейший контакт полупроводника с металлом показан на фиг. 38, а. Край зоны проводимости соответствует постоянной энергии вплоть до границы с металлом. В противоположность контактам, у которых на границе с металлом зоны загибаются вверх или вниз, этот контакт называется нейтральным. Максимальный ток, который может быть пропущен через такой контакт, определяется термоэлектронной эмиссией из металла в полупроводник. В соответствии с принципом детального равновесия этот максимальный термоэлектрический ток равен полному току из полупроводника в металл. Следовательно, термоэлектронная эмиссия будет испытывать насыщение при электрическом поле в полупроводнике, определяемом из условия
-Sf = SfVn, (8.1)
нлн
^(8.2)
при ПОДВИЖНОСТИ IO2 CM2Ie-сек и тепловой скорости IO7 см/сек из выражения (8.2) следует, что насыщение произойдет при поле 2,5-IO4 в/см. При этом поле отклонение от закона Ома происходит также вследствие изменения подвижности носителей благодаря их «разогреванию» электрическим полем.
Если напряженность поля меньше, чем при насыщении, то ток, протекающий через полупроводник, будет меньше максимального возможного тока из металла в полупроводник, а контакт является «омическим». Он может рассматриваться как омическнй в том смысле, что возрастание поля в полупроводнике вызывает пропорциональное возрастание тока. Такой контакт является омическим также и потому, что он Фиг. 38. Нейтральный контакт. 154
может обеспечивать приток добавочных носителей тока, когда под действием света полупроводник становится более проводящим. В последнем случае действие добавочных носителей An приводит к усилению поля вблизи контакта, что и обеспечивает необходимое увеличение тока (фиг. 38,6).
Область токов, в которой контакт остается омическим, ограничена, конечно, током насыщения термоэлектронной эмиссии. При интенсивности света, превосходящей ту, которая необходима для получения тока насыщения, контакт становится запирающим, г. е. он не может восполнять недостаток, возникающий из-за того, что анод вытягивает из образца созданные светом носители. При таких больших интенсивностях света поле все более и более концентрируется у катода.
Хотя, по определению, нейтральным называется контакт, вблизи которого отсутствует изгиб зон, ясно, что наличие небольшого изгиба в запирающем направленим не мешает контакту в более ограниченной области налряженностей поля действовать подобно нейтральному. Для этого случая уравнение (8.1) может быть переписано в виде
ехр(- -?^) =^ SfneiI, (8.3)
или
e3tPf-f^r)в/см¦ <8-4)
где AV — величина изгиба зон у контакта. Выражение (8.4) показывает, что по мере роста AV напряженность ноля, при которой происходит насыщение эмиссии, быстро уменьшается.
При значениях AV, для которых напряженность поля в выражении (8.4) удовлетворяет условию
где L — длина образца, контакт действует как простой диодный выпрямитель, в котором обратный ток насыщается, когда приложенное напряжение дости» гает нескольких ItTje. Электрические контакты
155
§ 2. Запирающие контакты
Как было отмечено в предыдущем параграфе, контакт, ток эмиссии которого насыщается, является запирающим (фиг. 39). При этом возрастание электрического поля вблизи контакта или возрастание
проводимости полупроводника не приводит к увеличению тока через контакт.
Вакуумный диод в режиме насыщения и вакуумный фотоэлемент являются известными Примерами устройств, в которых катод действует как запирающий контакт по отношению к вакууму. Аналогично выпрямители, использующие выпрямление на границе между полупроводником и металлом, и р — «-переходы, смещенные в обратном направлении, являются обычными примерами запирающих контактов в твердых телах.
В предыдущих главах настоящей книги при обсуждении фотопроводимости всегда предполагалось существование омических, а не запирающих контактов. Выведенное в гл. 5 выражение для произведения усиления на полосу пропускания неприменимо .к свойствам запирающих контактов. Однако эти свойства довольно просты. Если в объеме фотопроводника возбуждаются носители только одного знака, то стационарный ток невозможен. Если в области объемного заряда возбуждаются носители одного знака или носители обоих знаков возбуждаются в объеме, то через контакт может протекать стационарный ток, равный скорости возбуждения носителей в образце. Это означает, что коэффициент усиления равен единице. Время фотоответа равно времени дрейфа и может быть сделано столь малым, насколько позволяет скорость дрейфа носителей при насыщении. Последняя приблизительно равна IO7 см/сек.
