Нерівнова́жні носії́ заря́ду — електрони або дірки в напівпровіднику, що не перебувають у термодинамічній рівновазі за концентрацією та (або) за енергетичним розподілом.ГОСТ 22622-77 Материалы полупроводниковые. Термины и определения основных электрофизических параметров , стор. 181, п. 18 «Неравновесные носители заряда полупроводника».
Математично це означає, що концентрація вільних електронів або вільних дірок (см−3) або густина їх розподілу або (еВ−1) відрізняються від тих, які б відповідали навколишній температурі та легуванню матеріалу в даному місці:
.
Рівноважна густина розподілу задається формулою для носіїв обох типів, де — енергія носія, — густина станів, — функція Фермі — Дірака, — рівноважне положення рівня Фермі за даних легуванні та температурі ґратки , (= для електронів або для дірок) — рівноважна концентрація носіїв.
Нерівноважні носії можуть з'явитися при їх введенні (інжекції) з іншої, сусідньої (рідше через вузький бар'єр), ділянки структури (припу́стимо, в p-n-переході за його прямого зміщення), а також унаслідок надлишкового перекидання носіїв між валентною зоною і зоною провідності напівпровідника за освітлення світлом з енергією квантів, яка перевищує ширину забороненої зони.В. А. Гуртов Твердотельная электроника . Изд-во ПетрГУ (2004) — див. підрозд. 1.9 «Неравновесные носители». Можливий також протилежний ефект зменшення концентрації носіїв за їх екстракції (припу́стимо, в p-n-переході за його зворотного зміщення).
У деяких випадках нерівноважні електрони (дірки) виявляються за енергією значно вище (нижче) дна зони провідності (стелі валентної зони). Тоді носії називають гарячими. Наявність нерівноважних і, як окремий випадок, гарячих носіїв має велике значення для дії напівпровідникових приладів, таких як діоди та транзистори.
Для опису розподілу нерівноважних, але не гарячих носіїв енергії замість рівня Фермі , уводяться залежні від координат квазірівні Фермі , , різні для популяцій електронів і дірок.
Примітки