Tempos de vida, mobilidade, defeitos: Tópicos Especiais de Física Atômica e Molecular e Ótica A interação de íons energéticos com a matéria: aspectos básicos e aplicações Tempos de vida, mobilidade, defeitos: medidas de transientes de voltagem, corrente e capacitância (Parte 1) Prof. Marcelo M. Sant’Anna 2009.2 - Aula 8

Motivação

Algumas animações para introduzir o tempo Transiente em uma junção p-n http://www.cs.sbcc.cc.ca.us/~physics/flash/siliconsolarcell/pnjunction.swf Outra animação sobre a junção pn http://pvcdrom.pveducation.org/SEMICON/Animations/pn-junction.swf Mais uma célula solar (atenção para os buracos) http://www.sunspotenergy.com/flash/solar_cell_e.swf Uma animação mais geral http://www.personal.psu.edu/users/i/r/irh1/SWF/Semiconductors.swf

Tempo de vida dos portadores

Geração e recombinação

Mecanismos de recombinação Shockley-Read-Hall Vejamos também: http://pvcdrom.pveducation.org/SEMICON/RECTYPE.HTM

Modelagem para um semicondutor tipo-p: Recombinação dos elétrons (portadores minoritários) A taxa de recombinação R expandida até termos cúbicos nas densidades com São densidades no equilíbrio São excessos nas densidades de portadores Na ausência de trapping: (lembrar ainda que )

Modelagem para um semicondutor tipo-p: Recombinação dos elétrons (portadores minoritários) Definimos o tempo de vida de recombinação

Modelagem para um semicondutor tipo-p: Recombinação dos elétrons (portadores minoritários) e

Modelagem para um semicondutor tipo-p: Recombinação dos elétrons (portadores minoritários) com

Modelagem para um semicondutor tipo-p: Recombinação dos elétrons (portadores minoritários)

Modelagem para um semicondutor tipo-p: Recombinação dos elétrons (portadores minoritários) Simplificações para “low-level injection” e para “high-level injection” (O nível de injeção é importante durante medidas de tempo de vida de portadores)

Um exemplo

Tempo de vida de recombinação Um exemplo de técnica de medida elétrica: “Open-circuit voltage decay (OCVD)”

Open-circuit voltage decay (OCVD) Dnp é o excesso de densidade de portadores de carga na região quase-neutra na borda da scr. Vj é a voltagem na junção. Vd ~ Vj é a voltagem no diodo (uma medida de Vj(t) é uma medida da dependência temporal do excesso de Dnp)

Open-circuit voltage decay (OCVD)