半导体基础(3)
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在一定温度条件下，半导体系统处于热平衡状态，这意味着产生载流子的速率与复合载流子的速率相等。系统可能通过价带向导带跃迁产生电子和空穴，或者从杂质能级向导带或价带跃迁产生或吸收电子和空穴，保持动态平衡。非热平衡状态则由于外部因素如外加电压、光照、辐射等干扰了这一平衡。
对于特定的半导体材料，其本征载流子浓度ni仅与温度相关。在非简并状态下，不论掺杂程度如何，平衡载流子浓度n0和p0总是遵循一定的公式，以确保系统处于热平衡。
复合过程可大致分为直接复合和间接复合。直接复合发生在半导体内部，自由电子和空穴相遇时，它们直接结合，形成电子-空穴对。而间接复合则涉及到半导体中的杂质和缺陷能级，这些能级促进复合过程，缩短载流子寿命，是复合过程的主导因素。
复合位置上，可以发生在半导体体内或表面。能量释放途径主要包括辐射复合和非辐射复合，其中非辐射复合又可分为深能级复合和俄歇复合。
复合模型如SRH复合理论，基于半导体材料中存在的缺陷能级可以捕获和释放自由载流子的假设，描述了复合过程。复合能级的浓度和能量位置对复合过程有重要影响。
非平衡载流子的寿命描述了在去除外界条件后，载流子浓度从非平衡状态恢复到平衡状态所需的时间。寿命的长短取决于非平衡载流子的浓度和复合过程的性质。大注入情况下的寿命与直接复合过程相关，而小注入情况下寿命则更多受到间接复合过程的影响。
复合中心的性质，如位置和类型，对非平衡载流子的寿命有显著影响。寿命控制技术包括整体寿命控制和局域寿命控制，旨在通过引入复合中心来调整载流子寿命，从而影响器件性能。整体寿命控制技术通过在漂移区内引入大量复合中心实现，而局域寿命控制则集中在特定区域。
总结，半导体的热平衡状态、复合过程、非平衡载流子寿命和寿命控制技术是理解半导体材料性能的关键。复合过程的类型和位置，以及复合中心的性质，决定了非平衡载流子的寿命，从而影响半导体器件的性能。通过控制和调整这些因素，可以实现对半导体器件性能的优化。
