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第六章

非平衡载流子

处于热平衡状态的半导体在一定温度下载流子密度是一定的。

但在外界作用

下，

热平衡状态将被破坏，

能带中的载流子数将发生明显改变，

产生非平衡载流

子。

在半导体中非平衡载流子具有极其重要的作用，

许多效应都是由它们引起的，

如晶体管电流放大，半导体发光和光电导等都与非平衡载流子密切相关。

在大多数情况下，

非平衡载流子都是在半导体的局部区域产生的，

这些载流

子除了在电场作用下作漂移运动外，

还要作扩散运动。

本章主要讨论非平衡载流

子的运动规律及其产生和复合机理。

§

6-1 

非平衡载流子的产生和复合

一．非平衡载流子的产生。若用

n

0

和

p

0

分别表示热平衡时的电子和空穴密

度，

则当对半导体施加外界作用使之处于非平衡状态时，

半导体中的载流子密度

就不再是

n

0

和

p

0

，要比它们多出一部分。比平衡态多出的这部分载流子称过剩

载流子，习惯上也称非平衡载流子。

设想有一块

n

型半导体，若用光子能量大于其禁带宽度的光照射该半导体，

则可将其价带中的电子激发到导带，使导带比热平衡时多出一部分电子

n



，价

带多出了一部分空穴

p



，从而有：

0

n

n

n







（

6-1

）

0

p

p

p







（

6-2

）

且

n



=

p



（

6-3

）

式中，

n

和

p

分别为非平衡状态下的电子和空穴密度，

n



称非平衡多子，

p



称

非平衡少子，对于

p

型半导体则相反。

n



和

p



统称非平衡载流子。图

6-1

为光

照产生非平衡载流子的示意图。

通过光照产生非平衡载流子的方法称光注入，

如果非平衡载流子密度远小于

热平衡多子密度则称小注入。

虽然小注入对多子密度的影响可以忽略，

但是对少

子密度的影响却可以很大。

光注入产生的非平衡载流子可以使半导体的电导率由热平衡时的

0



增加到













0

，其中，





称附加电导率或光电导，并有：

p

n

pe

ne

















（

6-4

）

若

n



=

p



，则

)

(

p

n

pe















（

6-5

）