实验：半导体少子寿命的测量
一．实验的目的与意义
非平衡少数载流子（少子）寿命是半导体材料与器件的一个重要参数。其测量方法主要有稳态法和瞬态法。高频光电导衰退法是瞬态测量方法，它可以通过直接观测少子的复合衰减过程测得其寿命。
通过采用高频光电导衰退法测量半导体硅的少子寿命，加深学生对半导体非平衡载流子理论的理解，使学生学会用高频光电导测试仪和示波器来测量半导体少子寿命。
二．实验原理
半导体在一定温度下，处于热平衡状态。半导体内部载流子的产生和复合速度相等。电
子和空穴的浓度一定，如果对半导体施加外界作用，如光、电等，平衡态受到破坏。这时载
流子的产生超过了复合，即产生了非平衡载流子。当外界作用停止后，载流子的复合超过产
生，非平衡少数载流子因复合而逐渐消失。半导体又恢复平衡态。载流子的寿命就是非平衡
载流子从产生到复合所经历的平均生存时间，以来表示。
下面我们讨论外界作用停止后载流子复合的一般规律。
当以恒定光源照射一块均匀掺杂的
型半导体时，在半导体内部将均匀地产生非平衡载
流子Δ
和Δp。设在t0时刻停止光照，则非平衡载流子的减少dΔpdt应等于非平衡载
流子的复合率Δp（t）。1为非平衡载流子的复合几率。即：
dppt
dt
（11）
在小注入条件下，为常量，与Δp（t）无关，这样由初始条件：Δp（0）（Δp）0
可解得：
pt


t
p0e
（12）
由上式可以看出：1、非平衡载流子浓度在光照停止后以指数形式衰减，Δp（）0即非平衡载流子浓度随
着时间的推移而逐渐消失。2、当t时，Δp（）（Δp）0e。即寿命是非平衡载流子浓度减少到初始值的1e倍
所经过的时间。因此，可通过实验的方法测出非平衡载流子对时间的指数衰减曲线，由
此测得到少子寿命值。
图11高频光电导衰退法测量原理图
f高频光电导衰减法测量原理如图11所示。样品两端以电容耦合的方式与高频振荡源的输出和检波器的输入端相连接。
图12测量等效电路图图12是等效电路图。C0为耦合电容，R为样品电阻。振荡源产生的高频电流通过样品。
图13样品中高频电流的幅值变化无光照时，样品的电导率0q（μ
0μpp0）为一定值，故高频电流的幅值恒定。如图13（a）所示。iImeiωt。有光照时，由于样品中产生了非平衡载流子，样品的电导率增大，引起附加电导。
p
qppq
pp（13）
光照停止后，非平衡载流子将由于复合而减少，附加电导逐渐减少，样品的电阻增大，
回路电流的幅度又恢复到光照前的水平。（13）式应用r