正如之前所讨论的,即使是均匀掺杂的半导体内也存在各种复合机制。在大部分材料中,载流子通过辐射(也称为带间)复合、俄歇复合或缺陷复合(通过能隙内的陷阱)进行复合。
材料体中载流子的寿命 τb 由辐射寿命 τrad、俄歇寿命 τA 和 SRH 寿命 τSRH 组成,其关系如下:
$$ \frac{1}{\tau_{b}}=\frac{1}{\tau_{rad}}+\frac{1}{\tau_{A}}+\frac{1}{\tau_{defect}} $$
对于间接带隙半导体(例如硅),τrad 非常大且通常被忽略。
俄歇寿命可以使用理论模型 1计算,然而,缺陷寿命取决于晶格中的缺陷水平,因此在理论上很难计算。非本征硅的整体寿命可以使用基于缺陷水平极低的浮区硅的寿命测量的半经验模型来确定。寿命取决于过量载流子和掺杂原子浓度。这里介绍的模型基于 2,但开发了更新的模型3。大多数硅片的污染物含量较高,因此使用寿命比此处计算的要短。有关硅特性的更多详细信息请参见 附录.
p型硅的体寿命
n型硅的体寿命
n 型和 p 型硅的少数载流子寿命与其浓度和半导体掺杂水平有关。您可以单击“获取数据”按钮将数据从图表复制到剪贴板。
- 1. , “Coulomb-enhanced Auger recombination in crystalline silicon at intermediate and high injection densities”, Journal of Applied Physics, vol. 88, pp. 1494-1497, 2000.
- 2. , “Generalized analysis of quasi-steady-state and transient decay open circuit voltage measurements”, Journal of Applied Physics, vol. 91, p. 399, 2002.
- 3. , “Improved quantitative description of Auger recombination in crystalline silicon”, Physical Review B, vol. 86, no. 16, 2012.