Основы теории фотопроводимости - Роуз А.
Скачать (прямая ссылка):
29
равно
= + (ЗЛ6>
Время протекания фототока после прекращения освещения определяется не только захватом свободных электронов центрами рекомбинации, но и процессом термического возбуждения прилипших электронов в зону проводимости с последующим захватом их центрами рекомбинации. Следовательно, время спада фо-тотока также определяется выражением (3.16). Прямой переход Электронов с уровней прилипания на уровни рекомбинации невозможен, так как эти уровни принадлежат различным дефектам решетки, расположенным Друг от друга на расстояниях, больших чем несколько постоянных решетки.
Время фотоответа, так же как и время жизни, не зависит от интенсивности света. Однако из выражений (3.12) и (3.16) следует, что при повышении температуры время фотоответа приближается к ере мени жизни по закону, определяемому множителем exp (|?<n, EcMkT) для электронов и множителем ехр (\Е,р, Evl/kT) для дырок.
Представление о том, что время фотоответа отличается от времени жизни (превосходит его), очень важно для объяснения многих явлений в высокоом-ных фотопроводниках. Часто предполагается, что время фотоответа равно времени жизни при любом процессе возбуждения. В соответствии с этим следовало бы ожидать, что фотопроводиикн с НИЗКОЙ фото-чувствительностью должны обладать очень малой инерционностью. Однако многочисленные опыты с такими фотопроводниками не подтверждают этого вывода. В некоторых высокоомпых фотопроводниках, время Жизни для которых меньше IO-9 сек, наблюдаются времена фотоответа от нескольких секунд до сотен секунд. Такой результат легко понять, предположив, что отношение числа Прилипших электронов к числу свободных электронов составляет IO'0, т. Є-что время фотоответа во столько же раз больше времени жизни Величина этого отношения IO'0 соответ-
3 А. Роуз ствует концентрации свободных носителей IO5 CM'3 и концентрации уровней прилипания IO15 елі-3. В § 9 этой главы показано, что при некотором вполне реальном распределении уровней прилипания в запрещенной зоне время ответа фотопроводпнка практиче ски не зависит от фоточувствнтельностц при постоянной интенсивности света.
Все приведенные выше рассуждения предпота-гают, что время установления равновесия между уровнями прилипания и соответствующей зоной меньше (по кр а Гіней мере в 2 раза), чем время рскомби нации, т. е. имеет место термическое равновесие между прилипшими и свободными носителями Такое условие легко осуществляется в чувствительных фото-Проводниках, Для которых, по определению, время Жнзпи велико (~1СН сек), в то время как время за хвата на уровни прилипання значительно меньше С — 10-6 сек или даже меньше). Однако в случае нечувствительных фотопроводников, когда времена жизни равны Ю-8—IO-9 сек, время захпата на уровни прилипания может превосходить время жнзни').Если время захвата превосходит время жизни более чем в несколько раз, то время фотоответа практически равно времени жизни свободных носителей. В этом случае уровни прилипания практически не влияют на фотопроводимость. Рассмотрим, например, спад фототока после прекращения освещения. Если скорость термического выброса е- уровнен прилипания соетав-ляет одну десятую скорости рекомбинации свободных носителей на центрах рекомбинации, то концентрация свободпых носителей спадает до 0,1 своего стационарного значения, прежде чем термический выброс с уровней прилипания станет сравнимым с рекомбинацией. Первые 90% спада фототока происходят как бы в отсутствие уровней прилипания; последующая часть спада фототока происходит при преобладающей роли уровней прилипания.
') В отечественной литературе этот случай часто называется ? прилипанием Противоположный случай, когда время жизни превосходит врем« установления равновесия между уровнями прилипание и зоноГ; называется о. прилипанием — Прим ред. Рекомбинация
31
§ 4. Один тип цен і ров рекомбинации и уровни прилипания. Высокая интенсивность света (о + п,, р + P1 > пг, рг)
Анализ, проведенный в § 2, применим ив рассматриваемом случае Он приводит к следующему выражению;
'.=?=^,,^..+?- (ЗЛ7> На основании выводов § 3 получаем выражения для времени фотоответа:
X0n-Tn (l -H^) (3.18)
и
(3.19)
Времена фотоотпета не зависят от интенсивности света и при увеличении температуры стремятся к общему ДЛЯ электронов И дырок времени ЖИЗНИ Tn = Tf) по закону, определяемому exp (| Eln, Ec\jkT) для электронов и exp (IEtp, Ev\jkT) для дырок.
§ 5. Переходная область (nr> n-\-nt> pr; п + nt > р + pt)
В предыдущих параграфах быдИ рассмотрены два предельных случая, когда суммарная концентрация свободных и захваченных ^ровнями прилипания носителей нлп много меньше, или много больше концентрации центров рекомбинации. Переходная область между этими двумя предельными случаями характеризуется непрерывным переходом от одного неравенства к другому. Рассмотрим, например, случай, когда суммарная концентрация свободных и захваченных на уровни прилипаппя электронов больше, чем концентрация пустых центров рекомбинации, но меньше, чем концентрация электронов на эпгх центрах, a cytf-м;фная концентрация свободных и захваченных на уровни прилипания дырок мала по сравнению с аналогичной суммарной концентрацией электронов. Рассматривается электронный фотопроводник. Следовательно, чтобы удовлетворялось условие нейтральности, разность (n + nt) — (P + Pt) Должна быть равна концентрации пустых центров рекомбинации при освещении.
