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Sirius
Anmeldungsdatum: 22.11.2008
Beiträge: 119
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 Sirius Verfasst am: 20. Dez 2016 20:37 Titel: Rekombination im Halbleiter |
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Die Dynamik von Ladungsträgern im Halbleiter wird durch die beiden Kontinuitätsgleichungen beschrieben:
Es gilt:
 ,  : Elektronen- bzw. Löcherdichte
 ,  : Elektronen- bzw. Löcherstromdichte bzgl. Drift und Diffusion
 ,  : Generationsraten von Elektronen bzw. Löchern
 ,  : Rekombinationsraten von Elektronen bzw. Löchern
Das Wort Rekombination bedeutet hier meines Wissen nach immer Elektron-Loch-Paar-Rekombination, d.h. mit jedem "vernichteten" Elektron wird auch ein Loch "vernichtet", sodass stets  gelten müsste. Die Rekombinationsraten in den Kontinuitätsgleichungen werden nach meiner Information immer nur durch Band-Band-Rekombination, Auger-Rekombination und Shockley-Read-Hall-Rekombination gebildet.
Jetzt kann ich die Ladungsträgerdichte doch auch kurzzeitig dadurch ändern, dass ich z.B. ein Elektron im Leitungsband in das Niveau eines Traps fallen lasse (und kurze Zeit später wieder thermisch ins Leitungsband hebe). Das ist nach meinem Verständnis dann kein Rekombinationsvorgang. Wo wird solch ein Mechanismus in den Kontinuitätsgleichungen berücksichtigt? Meine Vermutung ist, dass dieser entweder sehr unwahrscheinlich ist (verglichen zu den Standardmechanismen) oder in der Shockley-Read-Hall-Rekombination mit drin steckt. |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8576
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| jh8979 Verfasst am: 20. Dez 2016 20:56 Titel: Re: Rekombination im Halbleiter |
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| Sirius hat Folgendes geschrieben: |
Jetzt kann ich die Ladungsträgerdichte doch auch kurzzeitig dadurch ändern, dass ich z.B. ein Elektron im Leitungsband in das Niveau eines Traps fallen lasse (und kurze Zeit später wieder thermisch ins Leitungsband hebe). Das ist nach meinem Verständnis dann kein Rekombinationsvorgang. Wo wird solch ein Mechanismus in den Kontinuitätsgleichungen berücksichtigt? Meine Vermutung ist, dass dieser entweder sehr unwahrscheinlich ist (verglichen zu den Standardmechanismen) oder in der Shockley-Read-Hall-Rekombination mit drin steckt. |
Der tritt in den Gleichungen nicht auf, da Du nur die n/p-Ladungsdichten anschaust, aber nicht der traps. Sonst müsstest Du den ja auch bei SRH-Rekombination berücksichtigen. Die physikalische Annahme ist also, dass der von Dir beschriebene Vorgang sehr unwahrscheinlich ist oder sehr schnell vonstatten geht, so dass trap-Niveaus keine eigene direkte Rolle spielen bei der Dynamik. Diese Annahme machst Du bei SRH aber auch schon. |
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Sirius
Anmeldungsdatum: 22.11.2008
Beiträge: 119
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| Sirius Verfasst am: 22. Dez 2016 21:58 Titel: |
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Ok, danke dir!
Heißt das, dass ich z.B. in einem Halbleiter, welcher sehr viele tiefe Störstellen besitzt, diesen Mechanismus nicht mehr so einfach vernachlässigen dürfte?
Angenommen man hat einen gutartigen Halbleiter, gilt dann also tatsächlich ? Ich frag deswegen, weil es in Büchern oft nicht konsistent ist.
Weil es mir gerade einfällt: Wie werden eigentlich Effekte von außen, z.B. Elektroneninjektion durch einen Elektronenstrahl (z.B. e-Strahl im REM) oder Auslösen von Elektronen durch Photoeffekt berücksichtigt? Ich hätte gesagt, dass man hierfür neben Drift und Diffusion noch weitere Stromkomponenten in definiert. Lichteinstrahlung ist z.B. klar, die steckt wegen der Elektron-Loch-Paar-Erzeugung in bzw. . |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8576
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| jh8979 Verfasst am: 22. Dez 2016 22:37 Titel: |
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| Sirius hat Folgendes geschrieben: |
Heißt das, dass ich z.B. in einem Halbleiter, welcher sehr viele tiefe Störstellen besitzt, diesen Mechanismus nicht mehr so einfach vernachlässigen dürfte?
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Das hängt vermutlich davon ab, was genau man machen will, aber ja die können wichtig werden.
| Zitat: |
Angenommen man hat einen gutartigen Halbleiter, gilt dann also tatsächlich ? Ich frag deswegen, weil es in Büchern oft nicht konsistent ist.
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Was ist ein "gutartiger" Halbleiter?
| Zitat: |
Weil es mir gerade einfällt: Wie werden eigentlich Effekte von außen, z.B. Elektroneninjektion durch einen Elektronenstrahl (z.B. e-Strahl im REM) oder Auslösen von Elektronen durch Photoeffekt berücksichtigt? Ich hätte gesagt, dass man hierfür neben Drift und Diffusion noch weitere Stromkomponenten in definiert. Lichteinstrahlung ist z.B. klar, die steckt wegen der Elektron-Loch-Paar-Erzeugung in bzw. . |
Ja, da wären dann weitere entsprechende Terme noetig. |
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Sirius
Anmeldungsdatum: 22.11.2008
Beiträge: 119
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| Sirius Verfasst am: 23. Dez 2016 23:52 Titel: |
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Ich frage am besten andersherum: wann kann man annehmen? So wie ich es verstehe dann, wenn ausschließlich Band-Band-, SRH- und Auger-Rekombination als "Vernichtungsmechanismus" von Ladungsträgern betrachtet wird, also z.B. kein Trapping. |
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