Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ Вольт-амперная характеристика ЭЛК ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 20Следующая ⇒ Для получения вольт-амперных характеристик (ВАХ) ЭЛК необходимо знать связь между током и напряжением для отдельного кристаллита. Известно, что при подаче напряжения на ЭЛК избыточные носители заряда в люминофоре возникают за счет возбуждения ловушечных и рекомбинационных центров, туннельных переходов сквозь потенциальный барьер на границах зерен, лавинного размножения в барьере (рисунок 1.3). а б Рис. 1.3. Электронные переходы для двух механизмов возбуждения кристалла а – туннельный механизм, б – ударный механизм 1. – переходы с мелких уровней примеси или ловушек; 2 - переходы с глубоких центров; 3 – ионизация атомов основного вещества; 4 – переходы «горячих» электронов металла

При этом связь между током и напряженностью электрического поля в потенциальном барьере в случае туннельных переходов записывается в виде

,                                            (1.1)

где с ₁и с ₂ – постоянные;  – значение напряженности электрического поля.

Соотношение между   и напряжением на потенциальном барьере и ₀зависит от типа барьера. Для барьера с линейным изменением  (барьер Шоттки, резкий р – n -переход) эта зависимость выражается в виде .

Теория ударной ионизации развивалась в первую очередь в связи с изучением электрического пробоя полупроводников. Умножение фототока наблюдалось в Ge, Si, SiС, GaAs, ZnS и др. Ударная ионизация требует меньших полей, чем туннельная ионизация. Она характерна для структур с низким уровнем легирования и широкой областью приложения сильных электрических полей, что характерно для ЭЛК.

Для количественного описания процессов при ударной ионизации в твердых телах используются те же характеристики, которые применяются в газовом разряде: коэффициент умножения М, определяемый как отношение числа выходящих из области сильного поля электронов n к числу входящих n ₀ и коэффициент ионизации () (коэффициент Таунсенда), равный числу ионизаций (электронно-дырочных пар), созданных одним носителем при его движении на пути в 1 см в поле. В общем случае, ионизация может быть вызвана и ускоренными дырками, которым соответствует коэффициент ионизации (). Даже если в область сильного поля вводятся только электроны, то после первых же ионизаций возникнут дырки, которые также проведут ионизацию. Кроме того, величина М будет зависеть от ширины области сильного поля W. Коэффициенты умножения  и  зависят от напряженности поля  (рисунок 1.4).

Рис. 1.4. Зависимость коэффициентов ионизации для различных полупроводников

Скорость генерации электронно-дырочных пар вследствие ударной ионизации . Рассмотрим область сильного поля шириной W в объеме кристалла, где происходит ударная ионизация. Если = = α, и в области шириной W присутствует однородное поле, то число ионизаций , тогда .

Вид кривой зависимости  зависит от того, каким путем носители приобретают энергию в электрическом поле. Возможны два крайних случая: частица получает энергию, необходимую для ионизации атомов решетки, пройдя случайно большой путь (теория Таунсенда в связи с явлениями в газовом разряде, использована Чуенковым и Шокли для описания ионизации в твердом теле) и постепенный набор энергии после многих столкновений частиц с фононами (диффузионный механизм, рассмотренный Вольфом, Чуенковым, Келдышем и др.).

Существует несколько приближений для расчета коэффициентов умножения. Вольф получил следующую аппроксимацию, справедливую для газового разряда: , где ,  – напряженность электрического поля,  – средняя длина свободного пробега электрона,  – энергия оптических фононов,  – энергия, соответствующая точке пересечения решений для областей высоких и низких энергий (ее часто принимают за энергию ионизации). Критерием перехода от слабых полей к сильным является неравенство , где е – заряд электрона,. Отношение  может меняться в интервале от 1,5 до 10.

В общем случае, для лавинного размножения носителей вследствие ударной ионизации в барьере коэффициент ионизации и ток записываются как

,                     (1.2)

где с₁ и с₂ – постоянные; i _обр – начальный обратный ток барьера. Показатель п зависит от величины электрического поля и температуры и находится в пределах 3–6.

Внешнее напряжение и, приложенное к кристаллиту люминофора, не равно в общем случае напряжению и ₀, которое приходится на ту область кристаллита, где происходит возбуждение свечения. Так как скорость ионизации в зерне определяется величиной и ₀,то существенной оказывается связь между и и и ₀.Для кристаллита с одним барьером и сопротивлением R остальной его части можно записать

                                        (1.3)

При этом сопротивление R и величина М, а значит, и ток зависят от приложенного напряжения. Поэтому функциональная связь между напряжением и током отдельного кристалла люминофора, а значит, и всего ЭЛК в целом оказывается очень сложной. Действительно, анализ показывает, что в случае лавинного размножения носителей заряда связь между током и напряженностью электрического поля в области возбуждения записывается в виде

                     (1.4)

где W – ширина области сильного поля; Е ₀ – энергия ионизации. Выражение (1.4) выведено с учетом того, что лишь электроны принимают участие в ударной ионизации.

Обратный ток потенциального барьера i_s записывается следующим образом:

                            (1.5)

где   – тепловая скорость носителей заряда; п ₀ – равновесная концентрация носителей заряда;  – высота потенциального барьера, k – постоянная Больцмана.