كتب backlink in semiconductors
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
عودة الارتباط في أشباه الموصلات (معلومة)
عندما نتحدث عن عودة الارتباط في شبه موصل نعني عودة إلكترون مُثار من نطاق التوصيل إلى نطاق التكافؤ في ذرة أو مجموعة ذرات مصحوبا بإبعاثه فوتونا (ضوء) أو فونونا (اهتزاز بلوري). في تلك الحالة نسمى ذلك "عودة ارتباط باعثة للضوء " وبالتالي "عودة ارتباط غير باعثة للضوء" .
فمثلا في الثنائي الضوئي تتسبب عودة الارتباط لحاملات الشحنة في انبعاث ضوء بصفة أساسية . ولكن في معظم أشباه الموصلات السيليكونية تكون عودة الارتباط من دون انبعاث ضوء .
العملية العكسية لعودة الارتباط هي عملية "توليد" Generation ، وخلالها يتسبب التأين في انفصال إلكترون عن ثغرة إلكترونية (توليد إلكترون-ثغرة). وتأتي طاقة التأين عن طريق فوتون أو فونون فيتحرر الإلكترون مخلفا ثغرة . وفي حالة التوازن الترموديناميكي يكون معدل عودة الارتباط مساويا لمعدل التوليد .
ومن خواص أشباه الموصلات فيكون لها معدل معين لعودة الارتباط ، أي عدد عودة الارتباط في الثانية (في حجم معين) :
بالنسبة لمعدل الإلكترونات :
وبالنسبة لمعدل الثغرات:
n و p هما تركيزي الإلكترونات وبالتالي الثغرات و في حالة توازن التركيزين ، و وبالتالي عمر حاملات الشحنات (الإلكترونات و الثغرات) . ويزداد معدل عودة الارتباط بارتفاع تركيز حاملات الشحنات عن التركيز المتوازن .
وتوجد عدة تأثيرات تلعب دورا هاما في عملية عودة الارتباط :
فالفوتونات والفونونات ذات طاقة (E = h·ν) أعلى من " فرق الطاقة" Eg في شبه الموصل يمكنها إعطاء طاقتها إلي إلكترونات التكافؤ ، وتنتج بذلك "زوج إلكترون-ثغرة" في شبه الموصل . وتذهب حاملات الشحنات (الإلكترونات و الثغرات) إلى حافة النطاق ، حيث تنخفض طاقتها إلى أقل حد ممكن . هذا التأثير يؤثر في الواقع على كفاءة الخلية الشمسية ويحددها ، ولكن يمكن تحسين ذلك باستخدام خلايا شمسية تبادلية .
ويمكن أن تؤدي عودة ارتباط الإلكترونات بالثغرات إلى انبعاث ضوء أو تكون غير باعثة للضوء . وعندما تكون باعثة للضوء فيسمى هذا التأثير ضيائية . وتسمى تلك العملية " الانتقال المباشر" أو شبه الموصل المباشر (أنظر نموذج النطاقات ) .
وتوجد ثلاثة أنواع من عودة الارتباط : باعثة للضوء ، و عودة ارتباط شوكلي-ريد-هول SRH , و عودة ارتباط أوجي Auger Recombination.
عودة ارتباط باعثة للضوء
خلال هذا النوع من عودة الأرتباط يتحد الإلكترون مع ثغرة باعثا فوتونا. يحمل الفوتون الناشيء طاقة E = h·ν ، و هي مساوية لفرق الطاقة بين النطاقين الذي انتقل اللإكترون بينهما.
ويُعبر عن "عودة الارتباط الباعثة للضوء" بعلاقة بين كثافة حاملات الشحنات و "معامل عودة ارتباط" Cdir خاص بمادة شبه الموصل . وبافتراض أن كثافة حاملات الشحنة n و p و كثافة التوصيل الذاتي ni ، وتنطبق المعادلة :
![Böcklin. 4. Aufl. [Liebhaber-Ausg.]](/publice/covers_cache_jpg/21/9/1/e/435ea3b8e691e7735bd9e9e98be42b48.jpg.jpg "Böcklin. 4. Aufl. [Liebhaber-Ausg.]")
