Потери носителей в двойных гетероструктурах

October 26, 2011 by admin Комментировать »

В идеальном светодиоде барьерные слои не дают инжектированным носителям возможности покидать активную область. Это позволяет добиваться большой концентрации носителей в этой области, что ведет к повышению эффективности излучательной рекомбинации.

Энергия барьерных слоев обычно составляет ~ 102мэВ, что намного больше величины кТ. Тем не менее, некоторым носителям удается преодолеть этот потенциальный барьер и покинуть активную область. Концентрация таких носителей в барьерных слоях очень низка, поэтому квантовый выход излучения этих слоев тоже невысок.

Распределение свободных носителей в активной области подчиняется статистике Ферми-Дирака, из которой следует, что некоторая часть носителей обладает энергией, превышающей высоту потенциального барьера. На рис. 4.11. показано, что именно эта часть носителей переходит в барьерные слои из активной области.

Рассмотрим поведение электронов в активной области двойной гетероструктуры. При этом будем считать, что область ограничена слоями с высотой потенциального барьера ∆Ec(см. рис. 4.11). Распределение энергии носителей определяется статистикой Ферми-Дирака, поэтому энергия определенной части носителей, находящихся в активной об-

Рис. 4.11. Процессы миграции носителей в двойных гетероструктурах и распределение носителей в активной области

 

ласти, превышает величину этого барьера. Концентрация носителей, обладающих такой энергией, задается соотношением

 

где fFDфункция распределения Ферми-Дирака, Ев — высота потенциального барьера. Для объемной плотности состояний концентрация носителей с энергией больше Ев, определяется выражением

 

Поскольку нас интересуют носители с энергиями, превышающими энергию Ферми, распределение Ферми-Дирака можно заменить распределением Больцмана

 

где Nc- эффективная плотность состояний в активной области. Уравнение (4.25) определяет концентрацию свободных носителей на границе раздела активная область — барьерный слой. Неосновные носители, находящиеся на краю барьерных слоев, перемещаются за счет диффузии в их глубину. Диффузионный процесс определяется начальной концентрацией пв и диффузионной длиной электронов Ln.Считая началом координат х= 0 край барьерного слоя, распределение носителей можно описать выражением

 

где

Здесь— проводимость барьерного слоя р-типа, Jtot— плотность суммарного тока через диод.

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты