Генерации определяется

Появление тока термогенерации /тр связано с процессами генерации и рекомбинации, подробно рассмотренными в §4.1. В равновесном состоянии этот ток компенсируется равным по величине током рекомбинации /рек, а в неравновесном состоянии это равенство нарушается. Если приложено обратное напряжение, ток рекомбинации практически равен нулю, так как при увеличении потенциального барьера проникновение носителей в область перехода и их последующая рекомбинация затруднены. Составляющая /тг складывается с тепловым током /0, увеличивая значение обратного тока. С ростом обратного напряжения увеличивается ширина перехода, что способствует росту генерации носителей внутри перехода и соответственно увеличению тока /тг. Величина тока термогенерации зависит от типа полупроводника. Например, для германия /тг//0 = 0,1; для кремния /Т1//0 = 1000. На основании этих выкладок можно сделать вывод, что обратный ток в германиевых р — «-переходах обусловлен в основном тепловым током, а в кремниевых р — п-переходах — током термогенерации.

Прежде чем касаться конкретных методов измерения дрейфовой подвижности, рассмотрим процесс дрейфа совокупности неравновесных носителей заряда в электрическом поле. Для этого зададим закон генерации носителей заряда и решим уравнение непрерывности (3.7). Для простоты и наглядности проанализируем одномерную задачу.

Вид функциональной зависимости избыточной концентрации носителей заряда на поверхности, как следует из (3.17), не зависит от координаты у, функция Ар(х, у, t) максимальна при zy=0; она возрастает при увеличении длины /. Область генерации носителей заряда можно считать бесконечно длинной при /^>4У 1)^. Тогда решение (3.17) не зависит от координаты у.

2. Проанализируем случай, когда w~^>4]Dpt, Для этого введем новую систему координат х, у, в которой область генерации носителей заряда имеет координаты —w^xtS^Q, —i/2^t/^//2. Сомножитель в (3.16), зависящий от х, равен 1 — erf ( _—) с учетом того, что при больших значениях w и положительных х

Невозможность реализации строго поверхностной генерации носителей заряда и влияние поверхностной рекомбинации на распределение носителей заряда в образце приводят к возникновению значительной систематической погрешности измерения. Обработка поверхности образца с целью уменьшения скорости поверхностной рекомбинации и использование сильнопоглощающегося излучения для генерации носителей заряда (см. гл. 4) снижают систематическую погрешность измерения коэффициента диффузии неосновных носителей заряда.

Полубесконечный линейный источник используют для измерений на узких длинных образцах. При генерации носителей заряда освещенной полуплоскостью значительно повышается избыточная концентрация носителей заряда, а по сравнению с линейным источником (при одинаковой освещенности) — и измеряемый сигнал. Для генерации носителей заряда применяют световые зонды иной геометрической конфигурации, например круглое световое пятно или кольцо.

Одним из вариантов метода измерения диффузионной д.шны по двум точкам является метод, основанный на использовании двух светое ых полос в качестве источника генерации носителей заряда.

Знак минус в выражениях (4.3) и (4.4) означает, что интенсивность света в глубине вещества уменьшается. Число электронно-дырочных пар, генерируемых в единице объема за единицу времени фотонами с энергией /iv, пропорционально / и равно $aJ/(hv), где р — коэффициент квантового выхода. Коэффициент квантового выхода показывает, сколько электронно-дырочных пар создает один поглощенный фотон. В области собственного поглощения при условии, что другими механизмами поглощения можно пренебречь, 0 = 1. Согласно (4.4), скорость генерации носителей заряда на расстоянии х от освещенной поверхности полубесконечного образца

Воспользовавшись графиком спектральной зависимости фотопроводимости, несложно найти отношение фотопроводимостей образца на двух длинах волн, для которых выполняется условие поверхностной генерации носителей заряда. Из этого отношения с учетом (3.16) получим

Для создания однородной генерации носителей заряда во всем объеме образца используют оптические фильтры, с помощью которых выделяют узкий интервал длин волн, приход зщийся на край собственного поглощения, где коэффициент поглощения невелик. Самым подходящим для этого является фильтр из того же полупроводникового материала, что и исследуемый образец. При этом толщина фильтра должна быть больше толщины of разца.

Объемный образец. Метод стационарной поверхностной фото-' ЭДС основан на измерении разности потенциалов лежду освещенной и неосвещенной поверхностями полупроводни <ового образца. Электростатический потенциал поверхности полупроводника определяется приповерхностным изгибом энергетических зон. Изменение электростатического потенциала поверхности и результате генерации носителей заряда называют поверхностной фото-ЭДС. Это изменение обусловлено в основном двумя причинами. Во-первых, оно связано с пространственным перераспределением объемного заряда из-за наличия неравновесных носителей заряда в приповерхностной области и, во-вторых, с захватом Носителей заряда поверхностными состояниями. Влияние неравновесных носителей

Минимальное усиление, обеспечивающее выполнение условия баланса амплитуд на резонансной частоте (частоте генерации), определяется выражением

Здесь под Я„ подразумевается масштабный коэффициент усиления Hu = RJRl, где /?э—сопротивление контура на частоте резонанса. Частота генерации определяется элементами LC-контура и рассчитывается по известной формуле (f0 = \/(2n^/LKC^.

мени (правая часть уравнения) с изменением п в этом объеме за счет протекания тока электронов (первый член левой части), а также за счет генерации 0„ или рекомбинации Rn электронов. Величина Rn называется темпом (скоростью) рекомбинации электронов и определяется уменьшением концентрации электронов в элементарном объеме в единицу времени вследствие рекомбинации. Темп генерации определяется увеличением концентрации электронов за счет теплового, ударного, оптического и других механизмов генерации. В условиях термодинамического равновесия рекомбинация электронов полностью уравновешивает их тепловую генерацию, поэтому Rn — Gn. Если нет ударной и оптической генерации, то генерация электронов возможна только за счет тепловой энергии. В этом случае можно говорить о результирующем эффекте генерации — рекомбинации, введя обозначение RG = R,, — Gn.

В стационарном режиме, когда внутреннее сопротивление электронного прибора R'i, приведенное к току первой гармоники, зависит от угла отсечки (см. § 8.4), частота генерации определяется выражением

При расчете частоты генерации можно приближенно полагать, что выходное сопротивление усилителя равно 0, а входное оо. В этом случае частота генерации определяется только параметрами частотно-зависимой цепи обратной связи.

/С пунктам 1 б и 26. Частота генерации определяется с помощью осциллографа методом фигур Лиссажу. Для этого на вход вертикального усилителя (У) осциллографа подается исследуемое напряжение, а на вход горизонтального усилителя (X) — напряжение от генератора звуковой частоты. Изменяя частоту генератора, добиваются появления на экране кривой типа эллипса. При этом частоты исследуемого напряжения и генератора звуковой частоты совпадают.

В заключение заметим, что оба подхода к объяснению процесса генерации равноправны. Систему с положительной обратной связью можно также рассматривать как некое отрицательное сопротивление с нелинейными свойствами; в свою очередь процессы в нелинейном элементе с отрицательным дифференциальным сопротивлением можно толковать как проявление внутренней обратной связи. Тот или иной подход к изучению процессов генерации определяется только соображениями удобства анализа конкретной системы. С энергетической точки зрения любой генератор гармонических колебаний можно рассматривать как колебательную систему (колебательный контур), потребление энергии активным сопротивлением которого все время компенсируется притоком энергии от источника постоянной э. д. с. Нелинейный элемент только управляет этим притоком энергии, превращая постоянный ток источника э. д. с. в переменный с требуемой частотой основной гармоники.

Здесь под Яи подразумевается масштабный коэффициент усиления HU = RJR1, где R3 — сопротивление контура на частоте резонанса. Частота генерации определяется элементами LC-контура и рассчитывается по известной формуле (/"„= \/{2п^/ЬкСк).

Две схемы мультивибраторов на микросхемах КМОП-структуры показаны на 14-14. В функциональном отношении они примерно равноценны. Частота генерации определяется цепочкой Rl, C1, Резистор R2 предохраняет эту цепочку от шунтирования охранными диодами на входе DD1.1 в моменты переключений. Для варианта а обычно

Частота генерации диода Ганна зависит только от длины образца: f=l/T=v0/L, так как скорость движения домена от внешнего напряжения и элементов схемы почти не меняется. С уменьшением L частота растет, например при L=100 мкм }яа1 ГГц, а при L=10 мкм f=10 ГГц. Минимально возможное значение L, определяющее максимальную частоту генерации, определяется условием (6.14).