第五章非平衡载流子朱俊
第1页，共140页。
处于热平衡状态的半导体，在一定温度下，载
流子的浓度是一定的。平衡载流子
非简并条件下，半导体处于热平衡的判据式：
E
np?NNexp(?g)?n2
00VCkTi
当对半导体施加外界作用时，出现与平衡态的偏
离，载流子浓度发生变化，可比no和po多出一部
分，即非平衡载流子。
第2页，共140页。
一、非平衡载流子的产生
1．光注入?n
no
用波长比较短的光
光照
?h??Eg?
po
照射到半导体?p
光照产生非平衡载流子
第3页，共140页。
2．电注入（PN结正向工作时）
3．非平衡载流子浓度的表示法
产生的非子一般都用?n，?p来表示。
n=n0+?n
达到动态平衡后：
p=p0+?p
，为热平衡时电子浓度和空穴浓度，
n0p0
?n，?p为非子浓度。
第4页，共140页。
对同块材料：
非平衡载流子浓度有：?n=?p
热平衡时2，非平衡时，＞2
n0·p0=nin·pni
?n—非平衡多子
n型：
?p—非平衡少子
?p—非平衡多子
p型：
?n—非平衡少子
第5页，共140页。
注意：
?n，?p—非平衡载流子的浓度
，热平衡载流子浓度
n0p0—
n，p—非平衡时导带电子浓度
和价带空穴浓度
4．大注入、小注入
第6页，共140页。
●注入的非平衡载流子浓度大于平衡时的多子浓
度，称为大注入。
型：，型：
n?nn0p?pp0
●注入的非平衡载流子浓度大于平衡时的少子浓
度，小于平衡时的多子浓度，称为小注入。
型：，或型：
np0?nn0pn0?np0
即使在小注入下，非平衡少数载流子还是可以
比平衡少数载流子的浓度大得多，它的影响就
显得很重要了，对多子而言，影响可以忽略。
所以，非子就是指非平衡少子。
第7页，共140页。
二、非平衡时的附加电导
电阻R比半
R导体的电阻
大得多，可
光半
照导以认为通过
体半导体的电
流基本不变
△V△σ
△或△的变化
pn光注入引起附加光电导
第8页，共140页。
热平衡时：?0?p0q?p?n0q?n
非平衡时：
??pq?p?nq?n
?(p0??p)q?p?(n0??n)q?n
?n0q?n?p0q?p??nq(?n??p)
??0???
第9页，共140页。
????nq(?n??p)
——附加电导率
n型：
多子：?n?n0q?n??nq?n
少子：
?p?p0q?p??