D5 DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy)

Thema

Ein an diesen Übergang angelegter Füllimpuls – die in diesem Modell beschriebene experimentelle Methode – füllt vorübergehend die tiefen Energieniveaus in der Verarmungszone des Übergangs mit Ladungsträgern. Während sich der Übergang nach dem Füllimpuls entspannt, entsteht ein Kapazitätstransient. Dieselben tiefen Energieniveaus, die nun durch den Füllimpuls mit Ladungsträgern gefüllt sind, geben diese Ladungsträger mit der Zeit allmählich wieder ab. Diese fortschreitende Freisetzung von Ladungsträgern bewirkt, dass sich die über denselben Zeitraum gemessene Kapazität des Übergangs vom Wert nach dem Füllimpuls auf den stationären Wert vor dem Füllimpuls entspannt. Die Tatsache, dass diese tiefen Energieniveaus die Ladungsträger nach dem Füllimpuls schneller freisetzen, führt dazu, dass sich dieser Kapazitätstransient schneller dem stationären Wert annähert.

Dies liegt daran, dass die schnellere Freisetzung der Ladungsträger aus den tiefen Energieniveaus nach dem Füllimpuls den Kapazitätstransienten schneller dem stationären Wert annähert. Derselbe Kapazitätsübergang, gemessen bei verschiedenen Temperaturen des pn-Übergangs, bestimmt gemäß einer Arrhenius-Analyse der Relaxationsrate dieses Kapazitätsübergangs bei jeder dieser Temperaturen die Rate der thermischen Emission, mit der diese tiefen Schichten ihre Ladungsträger wieder abgeben: Bei einer höheren pn-Übergangstemperatur geben diese tiefen Schichten die Ladungsträger leichter wieder ab, und der bei dieser höheren Temperatur gemessene Kapazitätsübergang relaxiert folglich schneller zu seinem stationären Wert. Die höhere pn-Übergangstemperatur führt gemäß derselben Arrhenius-Analyse zu einer entsprechend höheren Rate der thermischen Emission aus diesen tiefen Schichten.

Daher extrahiert dieses Modell mit seinem Kapazitätsübergang und seiner Rate der thermischen Emission aus dem Arrhenius-Diagramm, das sich aus der Messung dieser Rate der thermischen Emission bei verschiedenen pn-Übergangstemperaturen ergibt, sowohl die Aktivierungsenergie als auch den Einfangbereich dieser tiefen Niveaus, die in einem anderen Modell dieses Satzes detaillierter beschrieben werden. Die Steigung dieses Arrhenius-Diagramms zeigt die Aktivierungsenergie – die Energie, die ein in einem dieser tiefen Niveaus gefangener Ladungsträger benötigt, um thermisch emittiert zu werden –, während der y-Achsenabschnitt desselben Diagramms den Einfangbereich angibt – die Leichtigkeit, mit der eines dieser tiefen Niveaus einen freien Ladungsträger wieder einfängt. Die Tatsache, dass diese tiefen Niveaus eine höhere Aktivierungsenergie aufweisen, führt dazu, dass dieses Arrhenius-Diagramm folglich eine steilere Steigung zeigt und die thermische Emissionsrate dieser tiefen Niveaus bei gleicher Sperrschichttemperatur geringer ist.

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