Recombination   재결합

(2021-12-28)

Recombination Rate, 재결합률, Diffusion Length, 확산 거리, Recombination Lifetime, Carrier Lifetime, 재결합 수명

1. [반도체]  재결합 (Recombination)

  ㅇ 생성된 전자,정공들이, 쌍으로 합쳐, 전하가 소멸되는 과정               ☞ 생성과 재결합 참조
     - 전도에 기여하는 전도대자유전자가전자대정공을 만나,
     - 갖고있던 에너지격자에 되돌려주며 결합하면서, 전하가 소멸되는 현상

  ㅇ 재결합 응용
     - 전자,정공이 만나 재결합되어 전하가 소멸되며, 
     - 이때, 이나 을 방출하게되어, 이를 응용


2. [반도체]  재결합과 관련된 물리적 정수(Parameter) 셋

  ㅇ ① 재결합률, ② 재결합 시간, ③ 재결합 확산 거리
     - 엄격하게 이론적으로 유도된 정수라기 보다는,
     - 다소 직관적인 이해를 위한 정수로써,
     * 주로, 측정을 통해 얻어짐


3. [반도체]  ① 재결합률 (Recombination Rate) 

  ㅇ 과잉 캐리어 농도의 감소율

     - 재결합 확률 비례 관계 : 생성된 과잉 캐리어(EHP) 농도에 비례하며 재결합
        .  (재결합 비율 ∝ 과잉 캐리어 농도의 곱) => (R = α δn δp)

     - 이를 시간과 관련시킨 관계식 (단위시간당 단위부피당 재결합률) [개/㎤·s]
        .  Rn = δn/τn
        .  Rp = δp/τp 
        .  즉, 재결합 비율(빈도)은 과잉 반송자 농도 δn,δp 에 비례
            [1/㎤·s]

  ㅇ 한편, 전체 캐리어 농도의 감소율 관점으로 보면,
     - 재결합 확률캐리어 농도의 곱과 비례 관계를 갖음
        . 재결합 비율 R  ∝  캐리어 농도의 곱  n p
     - 즉, 단위시간당 단위부피당 재결합률 R [개/㎤·s]은,
               
        . B : 재결합계수 [㎤/s]


4. [반도체]  ② 재결합 시간(Recombination Time) 또는 재결합 수명(Lifetime, Carrier Lifetime)평균 재결합 시간/캐리어 수명 : τ 
     - 재결합으로 얼마나 빨리 열평형상태로 가는데 `평균 시간`
        .  τnp : 전자,정공 수명(lifetime)
     - 재결합 과정에 의한 캐리어 농도 감소에 대한 `시간상수`
        . 즉, 재결합 시정수 = 캐리어 수명 = 재결합 시간
     - 통상, 수 나노 초 ~ 수백 마이크로 초 정도

  ㅇ 1계 미분방정식 표현
     


5. [반도체]  ③ 평균 확산 거리 (Diffusion Length)정상상태에서 재결합 농도 감소하며 이동 가능한 `평균 거리` (확산전류와 관계됨)
     
     - 비 평형상태 하에서 과잉 캐리어확산현상에 따른 공간적 불균일 분포 길이를 나타냄

  ㅇ 2계 미분방정식 표현
     


[생성,재결합] 1. 생성과 재결합 2. 재결합 3. 재결합 방식 구분

 
        최근수정     요약목록     참고문헌