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Charge multiplication in silicon p-n junctions

1963; Elsevier BV; Volume: 6; Issue: 2 Linguagem: Francês

10.1016/0038-1101(63)90009-1

1879-2405

J.L. Moll, R. Van Overstraeten,

Advancements in Semiconductor Devices and Circuit Design

The ionization rates for electrons and holes were measured over the ranges of field (3·3–6·6) × 105 Vcm for electrons and (3·2–8) × 105 Vcm for holes. The dependence on the field is given by α = α∞ exp(bE). There is no difference between the ionization rate for junctions with dislocations and ones without dislocations, in disagreement with what was previously said by Chynoweth. A new way for determining the threshold energy gives Ei = 1·8 ± 0·1 eV for electrons and Ei = 2·4 ± 0·1 eV for holes. Finally, we make an attempt to relate the ionization rate to the basic material parameters. It is concluded that the mean free path for optical phonon scattering lies between 70 and 100 Å. It is impossible to get a good measure of the mean free path for ionization from the ionization data, but the best experimental fit to theory occurs if the ratio lilr is taken as 20 ± 10. Les taux d'ionisation des électrons et trous ont été mesurés sur une gamme de champ allant de (3,3–6,6) × 105 Vcm pour les électrons et de (3,2–8) × 105 Vcm pour les trous. La fonction du champ est donnée par α = α∞ exp(bE). Il n'existe pas de différence entre les taux d'ionisation des jonctions ayant des dislocations et celles n'en ayant pas, en désaccord avec ce qui a été dit auparavant par Chynoweth. Une nouvelle méthode pour déterminer le seuil d'énergie donne Ei = 1,8 ± 0,1 eV pour les électrons et Ei = 2,4 ± 0,1 eV pour les trous. On essaye, ensuite, de trouver une relation entre le taux d'ionisation et les paramètres de base du matériau. On conclut que le libre parcours moyen de la diffusion des phonons optique se situe entre 70 et 100 Å. Il est impossible d'obtenir une bonne mesure du libre parcours moyen d'ionisation par les données d'ionisation, mais la meilleure adaptation expérimentale à la théorie se produit si le rapport lilr est égal à 20 ± 10. Die Ionisationsgeschwindigkeiten für Elektronen und Löcher wurden für Felder von (3,3–6,6) × 105 Vcm für die Elektronen und (3,2–8) × 105 Vcm für die Löcher gemessen. Die Abhängigkeit vom Feld ist gegeben durch α = α∞ exp(bE). Im Gegensatz zu den von Chynoweth gemachten Angaben fanden sich keinerlie Unterschiede der Ionisationsgeschwindigkeit bei Übergängen mit Versetzungen und solchen ohne Versetzungen. Eine neue Methode zur Bestimmung der Schwellenenergie ergibt Ei = 1,8 ± 1,0 eV für Elektronen und Ei = 2,4 ± 0,1 eV für Löcher. Schliesslich wird versucht, eine Beziehung zwischen Ionisationsgeschwindigkeit und den grundlegenden Parametern des Materials aufzustellen. Es ergibt sich, dass die mittlere freie Weglänge für die Streuung optischer Phononen zwischen 70 und 100 Å liegt. Aus den Ionisationsdaten lässt sichkeine genaue Angabe der mittleren freien Weglänge für die Ionisation ableiten. Die beste experimentelle Übereinstimmung mit der Theorie ergibt sich für lilr = 20 ± 10.