¿Son siempre iguales las densidades de electrones y huecos en un semiconductor intrínseco?

En mi libro de física láser ( Física láser de Hooker y Webb ) se afirma que la densidad de los electrones inyectados en la región activa intrínseca de un láser de diodo es igual a la densidad de los agujeros. No estoy convencido porque los electrones no provienen de la banda de valencia sino de una capa vecina de tipo n, y de manera similar los agujeros provienen de una capa de tipo p en el otro lado. Estos dos procesos parecen bastante independientes, entonces, ¿por qué deberían coincidir las densidades de electrones y huecos, particularmente cuando el sistema no es simétrico entre las capas de tipo p y tipo n?

¿Podría agregar una referencia al libro de texto del que está hablando?
Física láser por Hooker y Webb.

Respuestas (1)

En general, las densidades de electrones y huecos en la región de empobrecimiento de una unión pn no son iguales, sino que se rigen por la relación

pag norte = pag B norte B mi φ B / V t h ,
dónde norte B , pag B son densidades de graneleros, φ B es la altura de la barrera y V t h = k B T / q (ver aquí ). Esta relación se modifica aún más cuando el diodo está polarizado. Esto significa que la unión está cargada (positiva o negativamente), aunque todo el circuito permanece neutral.

Sin embargo, esta no es la densidad de portadora que entra en las ecuaciones de velocidad del láser. Más bien, la densidad de portadores que entra en las ecuaciones de velocidad del láser semiconductor es la densidad de los portadores que transportan corriente y se recombinan en la región activa. Si el número de electrones y huecos que entran en esta región fuera diferente, habría una acumulación constante de carga, es decir, la carga en la región crecería continuamente y crearía potencial, reduciendo el exceso de corriente de los portadores y aumentando la corriente de los portadores que faltan Sin duda esto es lo que sucede cuando se enciende el láser. Sin embargo, en un régimen de estado estacionario, tal acumulación de carga ya debería haberse detenido (de lo contrario, no estamos en un estado estacionario).

Además, se supone que estos procesos son mucho más rápidos que la emisión de fotones y no es necesario tenerlos en cuenta para describir la dinámica del láser.