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山东大学《半导体物理》期末复习知识点
第五章非平衡载流子
5．1理论概要与重点分析
(1)除热激发外，还可用其他办法(如光注入，电注入，高能粒子辐射等)使
半导体中的电子和空穴增加，超过热平衡时的浓度n。、p，这些超过热平衡的
00
过剩载流子，称为非平衡载流子。非平衡载流子有非平衡多子(如n型中的电子，
p型中的空穴)和非平衡少子(如n型中的空穴和p型中的电子)之分，在一般情
况下所说的非平衡载流子是指非平衡少子。许多半导体器件是以非平衡载流子作
为工作的基础。
(2)非平衡载流子产生后，通过半导体的内部作用复合而消失，每个非平衡
载流子从产生到复合的生存时间有长有短，所有非平衡载流子平均生存时问，叫
寿命，用τ表示。显然1/τ为一个非平衡载流子在单位时间中的复合概率。
寿命的长短与半导体种类、掺杂浓度及性质、位错、缺陷、表面状况等密切
相关。因而称寿命是半导体的一个“结构灵敏”参数。
由于非平衡载流子有一定的寿命，注入停止后，存在于半导体中的非平衡载
流子数目因复合而随时间衰减，其衰减的规律为
山东大学《半导体物理》期末复习知识点
(4)半导体表面是缺陷和杂质比较集中的地方，因此有更多的复合中心存在，其
复合概率比内部更大，则有内部的非平衡载流子流向表面，通过表面的复合中心
复合，这仍然是间接复合。
表面复合率与表面处的非平衡载流子浓度成正比，写为
u=s(△p)(5．7)
ss
式(5．7)表示在单位时间内通过单位表面积复合掉的非平衡载流子数。比例系数
s称为表面复合速度。它说明由于表面复合而失去的载流子数目，就如同表面处
的非平衡载流子(△p)都以s大小的速度垂直流出表面。它可以表示为
s
s=σ+vN=rN(5．8)
Tstpst
式中，N为表面复合中心浓度；v为载流子的热运动速度；σ+为空穴的俘截面。
stT
其俘获系数r=σv。
pTT
(5)在非平衡状态下，由于导带中的电子和价带中的空穴按能量在各自的能
带中处于平衡分布，而导带与价带之间在总体上又是非平衡的。因此，就不能用
山东大学《半导体物理》期末复习知识点
一个费米能级来统一描写导带中的电子和价带中的空穴按能量的分布问题。因而
np
引入准费米能级的概念。用E描写导带中的电子，E描写价带中的空穴。这样
FF
在非平衡状态下，导带中的电子浓度
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