非平衡載流子就是半導體中比熱平衡時所多出的額外載流子。一般，往半導體內部注入的非平衡載流子是少數載流子（多數載流子較難以注入）。相反，從半導體內部抽出的載流子也是非平衡載流子，這也是少數載流子。
基本介紹
- 中文名：非平衡載流子複合
- 定義：半導體中比熱平衡時所多出的
- 複合的機理：直接躍遷能帶
- 壽命：不可能是瞬間完成
定義,壽命,機理,
定義
當有外加光照等的作用使得半導體中增加（注入）了非平衡載流子後，該半導體系統即處於非平衡狀態；這種狀態是不穩定的，如果去掉這些產生非平衡載流子的作用後，那么該系統就應當逐漸恢復到原來的（熱）平衡狀態。這就意味著，在去掉外加作用以後，半導體中的非平衡載流子將逐漸消亡（即非平衡載流子濃度衰減到0）。由於非平衡載流子的消亡主要是通過電子與空穴的相遇而成對消失的過程來完成的，所以往往就把非平衡載流子消亡的過程簡稱為載流子的複合。
壽命
注入的非平衡載流子的複合不可能是瞬間完成的，需要經過一段時間；非平衡載流子通過複合而消亡所需要的時間，就稱為非平衡載流子的複合壽命（簡稱為壽命）。壽命是非平衡載流子的一個重要特徵參量，其大小將直接影響到半導體器件和IC的性能。
與注入非平衡載流子的情況相似，對於從半導體中抽出了載流子的情況，當去掉外加抽取作用以後，在半導體內部將一定要通過某種過程（例如雜質、缺陷等產生載流子）來增載入流子、以恢復整個系統達到熱平衡狀態；這個過程也就相當於非平衡載流子的產生過程，所需要的平均時間就稱為非平衡載流子的產生壽命。
總而言之，對於處在非平衡狀態的半導體（no po > ni2，或no po < ni2），當導致偏離（熱）平衡狀態的因素去掉以後，在半導體內部就將會通過載流子的複合或者產生來調整其中總的載流子濃度，使得整個系統逐漸達到平衡（no po = ni2）。這樣一個調整載流子濃度、使系統由非平衡狀態過渡到平衡狀態的過程所需要的時間，也就是非平衡載流子的壽命。
注意，複合與產生，這是兩個相反的過程，但是其機理有可能不同，因此，相應的壽命時間——複合壽命和產生壽命的長短也應該有所不同。
機理
半導體中非平衡載流子的複合過程可以通過多種方式、即不同的複合機理來完成。這與半導體的能帶結構緊密相關。
對於具有直接躍遷能帶（導帶底與價帶頂在Brilouin區的同一個k處）的GaAs、InSb、PbSb、PbTe等半導體，導帶電子與價帶空穴直接發生複合時沒有準動量k的變化，可較容易地發生，這稱為直接複合（豎直躍遷）的機理，這時非平衡載流子的壽命就由此直接複合過程來決定。
而對於Si、Ge等具有間接躍遷能帶（導帶底與價帶頂不在Brilouin區的同一個k處）的半導體，電子與空穴發生直接複合（非豎直躍遷）時將有動量的變化，則一般比較難於發生；但這類半導體如果通過另外一種因素的幫助，即可比較容易實現複合，這種起促進複合作用的因素往往是一些具有較深束縛能級（多半處於禁帶中央附近）的雜質或缺陷中心，特稱為複合中心。藉助於複合中心的複合就稱為間接複合（也稱為Shockley-Read-Hall [SRH]複合），這時非平衡載流子的壽命就主要決定於複合中心的濃度和性質。關於非平衡載流子的複合，除了直接複合和間接複合以外，還有許多其它的複合機理，例如表面複合、Auger複合等。
