¿Por qué la vida útil de los portadores minoritarios es diferente para los electrones y los huecos?

La vida de los portadores minoritarios ( τ norte para electrones, τ pag para huecos) representa el tiempo medio antes de la recombinación. Pero dado que los electrones deben tener un hueco para que se produzca la recombinación, ¿por qué no τ norte ≡ τ pag ¿por definición?

         

Figura 1. Tiempo de vida de huecos y masa de electrones para diferentes dopajes de silicio [3-4]

– "La vida útil de los portadores minoritarios en obleas de silicio. Proceso de recombinación a granel y superficial".

@StefanoMeroli , autor de la referencia citada, dejó un comentario sugiriendo a los lectores que consulten su libro electrónico gratuito, "Interacción de la radiación con la materia: de la teoría a las mediciones" .

Respuestas (1)

Recuerde que la vida útil de los portadores minoritarios es la vida útil total en norte semiconductores de tipo y la vida útil de los electrones en pag tipo semiconductores.

En norte En los conductores de tipo, tiene muchos electrones de los estados de la brecha del donante, pero solo unos pocos agujeros en la banda de valencia. Entonces, el tiempo de vida es el tiempo para que un agujero se recombine con uno de los grandes excesos de electrones. En pag Los conductores de tipo tienen muchos agujeros debido a la promoción de electrones en estados aceptores, pero solo unos pocos electrones en la banda de conducción. En este caso, el tiempo de vida es el tiempo que tarda un electrón en recombinarse con uno de los grandes excesos de huecos. No hay una razón obvia por la que las vidas deban ser las mismas.

Si miras el diagrama que mencionas, nota que el X los ejes no son los mismos en los dos gráficos. El gráfico de la izquierda muestra la densidad del estado donante en el X mientras que el gráfico de la derecha muestra la densidad del estado del aceptor en el X eje.

Me pregunto si ha asumido implícitamente un semiconductor intrínseco, donde las densidades de huecos y electrones son necesariamente las mismas. En ese caso, esperaría que la vida útil fuera la misma y, de hecho, si observa los dos gráficos, verá que la vida útil con bajo nivel de dopaje es alrededor. 10 − 3 segundos en ambos casos.

Entonces, ¿las gráficas izquierda y derecha no son idénticas solo por las diferencias en la masa efectiva? en caso afirmativo, entonces esperaría que la partícula de masa efectiva más baja tuviera una vida útil más corta ( metro norte ∗ < metro pag ∗   ⇒   τ norte < τ pag ), sin embargo, en estos gráficos se muestra lo contrario.
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