半导体发光二极管中负电容现象的理论研究

论文摘要

随着半导体工业及技术的发展,半导体发光二极管已越来越广泛地应用于显示、指示、照明和光通讯等领域,对其特性的研究也越来越显得重要。本文主要对发光二极管在交流电特性下产生的负电容现象进行了研究,首次从最基本的连续性方程入手对负电容现象进行了解释。我们的主要工作可以概括如下:1、对以往有关负电容现象的工作报道中的局限性进行了揭示和讨论。2、对发光二极管的基本理论和特性进行了回顾,为了解负电容的产生机理和定量计算提供了基础。3、对发光二极管的有关负电容的实验进行了分析,确信这里的负电容现象是非其它外部原因所致的发光二极管本身特性,且与强复合发光有着紧密的联系。4、对最基本的连续性方程进行了分析,确认注入载流子的复合对应着电感效应,由此提出了一种新的模型,利用数学软件Matlab对发光二极管在各种条件下的结电容进行了大量的运算及绘图,并与实验数据进行了比较。5、根据其他的二极管中的负电容现象对上述模型进行了进一步修正,其理论结果与实验结果较好地符合,并提出有待进一步研究的一些新问题,。由于发光二极管的负电容可能会对器件的频率特性、开关特性以及其它一些特性产生重要影响,因此在定量的层次上去正确认识发光二极管的负电容,不论在理论上还是在实际应用中都具有重要的意义,它既可能构成对经典的半导体二极管的正向输运理论的补充和发展,也可能为设计、制备具有负电容的新功能器件打下基础。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半导体器件中负电容现象的现状研究
• 1.3 作者的主要工作简介
• 第二章 半导体发光器件的物理特性
• 2.1 载流子输运现象
• 2.1.1 平衡载流子
• 2.1.2 表面复合和陷阱效应
• 2.2 半导体发光二极管的特性
• 2.2.1 半导体发光二极管的发光特性
• 2.2.2 半导体发光二极管的电特性
• 第三章 发光二极管中负电容现象的理论解释
• 3.1 实验分析
• 3.2 连续性方程
• 3.2.1 电流方程
• 3.2.2 载流子的连续性方程
• 3.3 交流小信号下复合电流的特点
• 3.4 负电容解释的模型及求解
• 3.4.1 负电容解释的新模型
• 3.4.2 求解模型
• 第四章 求解模型的具体程序说明
• 4.1 关于MATLAB
• 4.2 不同边界条件下的原程序及说明
• 4.2.1 表面复合速率S=∞
• 4.2.2 表面复合速率S=0
• p/ L_p'>4.2.3 表面复合速率S=D_p/ L_p
• 4.3 具体调用程序说明
• 第五章 不同边界条件的计算结果与讨论
• p/ L_p'>5.1 表面复合速率S=D_p/ L_p
• 5.1.1 u 值是常数
• 5.1.2 u 与电压和频率有关
• 5.2 表面复合速率S=∞
• 5.2.1 u 值是常数
• 5.2.2 u 与电压和频率有关
• 5.3 表面复合速率S=0
• 5.4 计算总结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢