Simulation einer PN-Übergangsdiode (1D): Strom-Spannungs-Kennlinie von Silizium, Drift-Diffusions- und SRH-Rekombinationsprozesse
1. Einleitung
Die Silizium-PN-Übergangsdiode ist das grundlegende Halbleiterbauelement. Sie kommt explizit als diskretes Bauelement vor und implizit in nahezu jedem integrierten elektronischen System, von Gleichrichtern bis hin zu Logik- und Analogschaltungen. Ein typisches Anwendungsbeispiel ist in ?? dargestellt, wo PN-Übergänge in eine integrierte Schaltung eingebettet sind, anstatt als eigenständige Bauelemente verwendet zu werden.
Obwohl das in diesem Tutorial simulierte Gerät einfach ist, sollte es als ein grundlegendes Bauelement betrachtet werden. Die gleichen physikalischen Prinzipien, die für die Funktionsweise von Dioden gelten, bestimmen auch die Funktionsweise von Transistoranschlüssen und Isolationsstrukturen in integrierten Siliziumtechnologien. Die hier verwendete, schichtweise Dotierstruktur ist schematisch in ?? dargestellt.
In diesem Tutorial simulieren Sie eine Silizium-PN-Übergangsdiode in einer Dimension mithilfe des gekoppelten Drift-Diffusions- und Poisson-Solvers von OghmaNano. Anstatt sich ausschließlich auf die ideale Shockley-Gleichung zu verlassen, berechnet dieser Ansatz das interne elektrische Feld, die Verarmungszone sowie die räumliche Verteilung der Trägerdichten und -ströme.
Die explizite Behandlung der Rekombinationsphysik – insbesondere der Shockley-Read-Hall (SRH)-Rekombination – ermöglicht es, Änderungen der Dotierung und der Lebensdauer direkt mit Änderungen des Einschaltverhaltens und der Idealität in Verbindung zu bringen. Sie erstellen eine Dunkelstrom-Spannungskennlinie (I–V-Kurve), untersuchen die Bandkanten und Quasi-Fermi-Niveaus unter Vorspannung und führen anschließend eine Lebensdauer-Messreihe durch, um die durch Rekombination begrenzten Bereiche in der Diodencharakteristik zu identifizieren.
2. Erstellen einer neuen Simulation
Um zu beginnen, erstellen Sie eine neue Simulation im Hauptfenster von OghmaNano. Klicken Sie in der Symbolleiste auf die Schaltfläche „Neue Simulation“. Dadurch wird das Dialogfeld zur Auswahl des Simulationstyps geöffnet (siehe ??).
In dem Simulationsdialog doppelklicken Sie auf „Si-Demo“ und wählen dann das Beispiel für einen Silizium-Übergang/eine Silizium-Diode aus (siehe ??). OghmaNano lädt eine vordefinierte Silizium-Übergangsstruktur, die wir als PN-Diode behandeln werden.
Die Struktur des beladenen Bauelements wird im Hauptfenster der Simulation dargestellt (siehe ??). Obwohl das in diesem Tutorial behandelte elektrische Problem eindimensional ist, bietet die 3D-Ansicht eine klare Visualisierung des vertikalen Schichtaufbaus und der Bereiche, die am Ladungsträgertransport und der Rekombination beteiligt sind.
Die Diode besteht aus einer Reihe vertikal übereinander angeordneter Siliziumschichten, die aus einer stark dotierten p+-Region, einer weniger stark dotierten p-Region, einer leicht dotierten n-Region und einer stark dotierten n+-Region bestehen. Diese Struktur wird explizit im Schichteneditor aufgeführt (siehe ??), wobei jeder Schicht eine Dicke, ein Material und eine elektrische Funktion zugewiesen wird.
Die zentrale p- und n-Schicht bilden den aktiven PN-Übergang. Im Gleichgewichtszustand bildet sich an dieser Grenzfläche eine Verarmungszone, wodurch ein internes elektrisches Feld entsteht, das die Ladungsträgerseparation und den Ladungsträgertransport steuert. Die dünnen, stark dotierten p+- und n+-Schichten wirken als Kontaktbereiche mit geringem Widerstand und gewährleisten, dass die angelegte Vorspannung hauptsächlich über den Übergang und nicht an den Kontakten abfällt.
In den folgenden Abschnitten wird diese Struktur als ein eindimensionales Modell behandelt: Alle Variationen werden in Bezug auf die Wachstumsrichtung betrachtet, während laterale Variationen vernachlässigt werden. Trotz dieser Vereinfachung erfasst das Modell die wesentlichen elektrostatischen Eigenschaften, den Ladungsträgertransport und die Rekombinationsprozesse, die das Verhalten von Silizium-PN-Übergangs-Dioden im Dunkelbetrieb bestimmen, wenn diese in praktischen elektronischen Bauelementen eingesetzt werden.
3. Analyse des Dopingprofils
Das Dotierungsprofil definiert die Silizium-PN-Übergangsstelle und bestimmt somit die grundlegenden elektrostatischen Eigenschaften der Diode. Es legt die Position des Übergangs, das interne Potential, die Breite der Sperrschicht und das interne elektrische Feld fest, das sich im Gleichgewichtszustand und unter angelegter Spannung ausbildet.
Um die Dotierungskonfiguration anzuzeigen, öffnen Sie den Dotierungs-/Ionen-Editor im Menüband „Elektrisch“ (siehe ??). Der Editor zeigt die räumliche Verteilung der ionisierten Donatoren und Akzeptoren in Abhängigkeit von der Tiefe an (siehe ??).
In diesem Tutorial wird die Diode mithilfe eines herkömmlichen Dotierungsprofils aus p+/p/n/n+-dotiertem Silizium hergestellt. Die zentralen p- und n-Bereiche sind moderat dotiert und bilden den aktiven PN-Übergang, in dem sich die Sperrschicht und das interne elektrische Feld ausbilden.
Die dünnen, stark dotierten p+- und n+-Schichten fungieren als Kontaktbereiche mit geringem Widerstand. Ihre Aufgabe besteht darin, eine gute elektrische Einspeisung und Abführung von Ladungsträgern zu gewährleisten, wobei sichergestellt wird, dass der Großteil der angelegten Spannung über dem Übergang selbst und nicht an den Kontakten abfällt.
Für die Zwecke dieses Tutorials ist der wichtigste Aspekt, dass das Bauelement eine Region aufweist, die überwiegend mit Akzeptor-Dotierstoffen dotiert ist, und eine weitere Region, die überwiegend mit Donor-Dotierstoffen dotiert ist, wobei zwischen diesen beiden Regionen ein klarer Übergang besteht. Die genauen numerischen Werte der Dotierstoffkonzentrationen beeinflussen hauptsächlich die Breite der Verarmungszone und die Stärke des eingebauten elektrischen Feldes, was in späteren Abschnitten indirekt anhand der Dunkelstrom-Strom-Spannungs-Kennlinie der Diode untersucht wird.
4. Untersuchung elektrischer Parameter und Rekombinationsmechanismen
Die elektrischen Materialparameter werden für jeden Bereich separat definiert und steuern den Ladungsträgertransport, die Rekombination und die elektrostatischen Eigenschaften der gesamten Diode. Öffnen Sie den Editor für elektrische Parameter über das Hauptfenster unter „Gerätestruktur“ → „Elektrische Parameter“. Jede Schicht im Gerätestapel hat eine eigene Parameterregisterkarte. In diesem Tutorial verwenden wir das gleiche Siliziummaterialmodell in allen vier Bereichen, interpretieren sie aber unterschiedlich: p+ und n+ fungieren als Kontaktbereiche mit geringem Widerstand, während p und n den aktiven Übergang bilden.
Die Abbildungen ?? bis ?? zeigen den Editor für elektrische Parameter für jede Region (p+, p, n, n+). In dieser Demo sind die Elektronen- und Lochmobilitäten auf etwa 0,135 bzw. 0,048 m2V−1s−1 eingestellt (siehe beispielsweise ??). Diese Werte sind typisch für kristallines Silizium: Sie sind deutlich höher als bei ungeordneten oder defektbegrenzten Materialien wie amorphem Silizium oder vielen in Lösung verarbeiteten Halbleitern, aber niedriger als bei hochmobilen III–V-Materialien wie GaAs. Infolgedessen wird das Diodenverhalten in diesem Tutorial hauptsächlich durch die Elektrostatik und Rekombination an den Übergängen und nicht durch Einschränkungen beim Ladungstransport im Volumen bestimmt.
Die hier verwendeten effektiven Zustandsdichten sind auch im Editor sichtbar (z. B. ??): Die effektive Zustandsdichte der freien Elektronen ist auf etwa 2,8 × 1025 m−3 eingestellt, und die effektive Zustandsdichte der freien Löcher auf 1,04 × 1025 m−3. Diese Parameter bestimmen die Trägerstatistik und die Gleichgewichtskonzentration der Träger für eine gegebene Bandstruktur und beeinflussen implizit das Rekombinations- und Injektionsverhalten über \(n\) und \(p\).
Shockley-Read-Hall-Rekombination (SRH-Rekombination)
Shockley–Read–Hall (SRH)-Rekombination erfasst defektvermittelte Rekombination über elektronische Zustände in der Bandlücke. In OghmaNano wird dies mithilfe der im Editor angezeigten Gleichgewichtsparameter für die SRH-Fallen gesteuert (siehe ??): eine Fallenergie \(E_t\) (bezogen auf die Mitte der Bandlücke), eine Fallendichte \(N_t\) sowie Querschnittsflächen für die Einfangung von Elektronen und Löchern \(\sigma_n\) und \(\sigma_p\). Für die hier gezeigten Einstellungen liegt die Fallenergie nahe der Mitte der Bandlücke (\(E_t \approx 0\)), die Fallendichte beträgt \(N_t \approx 10^{21}\,\mathrm{m^{-3}}\) und die Querschnittsflächen für die Einfangung betragen \(\sigma_n \approx \sigma_p \approx 10^{-21}\,\mathrm{m^2}\).
Diese mikroskopischen Parameter bestimmen die Lebensdauer der SRH-Zentren über die folgende Formel:
\[ \tau_n = \frac{1}{\sigma_n v_{\mathrm{th}} N_t}, \qquad \tau_p = \frac{1}{\sigma_p v_{\mathrm{th}} N_t}, \]wobei \(v_{\mathrm{th}}\) die thermische Trägergeschwindigkeit ist. Eine Erhöhung der Fangstellenkonzentration oder der Einfangquerschnitte führt daher zu einer Verringerung der Trägerlebensdauer und zu einer verstärkten Rekombination.
In der Drift-Diffusions-Formel ergibt sich die resultierende SRH-Rekombinationsrate als:
\[ R_{\mathrm{SRH}} = \frac{np - n_i^2} {\tau_p (n + n_1) + \tau_n (p + p_1)} . \]In den folgenden Abschnitten, wenn Sie den „gesamten Lebenszeitbereich“ durchlaufen, modifizieren Sie im Wesentlichen die durch \(N_t\), \(\sigma_n\) und \(\sigma_p\) kodierte Stärke der durch Fallen unterstützten Rekombination. Die stärkste Auswirkung wird beobachtet, wenn die Rekombination in und in der Nähe der Verarmungszone die Anzahl der injizierten Ladungsträger steuert, was zu einem durch Rekombination begrenzten Verhalten bei Durchlassvorspannung führt.
Augerrecombination
Auger-Rekombination ist ein Verlustmechanismus, der bei hoher Trägerdichte auftritt und daher vor allem in den stark dotierten p+- und n+-Kontaktbereichen relevant ist. Im Parametereditor werden die Auger-Koeffizienten \(C_n\) und \(C_p\) angegeben (siehe ?? und ??). Für dieses Silizium-Demonstrationsmodell liegen die Koeffizienten in der Größenordnung von \(C_n \approx 2.8\times10^{-31}\,\mathrm{m^6\,s^{-1}}\) und \(C_p \approx 9.9\times10^{-32}\,\mathrm{m^6\,s^{-1}}\), was typische Werte für kristallines Silizium sind.
Die Auger-Rekombinationsrate wird wie folgt angegeben:
\[ R_{\mathrm{Auger}} = C_n n^2 p + C_p p^2 n . \]In der Praxis begrenzt die Augerrecombination die Anreicherung von Ladungsträgern bei hoher Injektion und sorgt dafür, dass die Kontaktbereiche als effiziente Senken für Ladungsträger wirken, ohne die Rekombinationsprozesse im mäßig dotierten Übergang selbst zu dominieren.
Elektrostatik und Bandparameter
Abschließend sind die Bandstruktur und die elektrostatischen Parameter, die zur Definition von Silizium verwendet werden, in jedem der Register (z. B. ??) sichtbar: Die Elektronenaffinität ist auf etwa \(\chi \approx 4.05\,\mathrm{eV}\) eingestellt, die Bandlücke auf \(E_g \approx 1.12\,\mathrm{eV}\) und die relative Permittivität auf \(\varepsilon_r \approx 11.7\).
5. Durchführung der Simulation, Erstellung von Strom-Spannungs-Kennlinien (I–V-Kurven) und Ermittlung von Parametern.
Sobald die Struktur des Bauelements, das Dotierungsprofil und die elektrischen Parameter definiert sind, kann die Diodensimulation direkt aus dem Hauptfenster gestartet werden. Klicken Sie auf „Simulation starten“, um den Solver zu aktivieren. Während der Ausführung werden die Konvergenzdaten für jeden Arbeitspunkt im Terminal angezeigt, sodass Sie die Stabilität und den Fortschritt des Solvers überwachen können (siehe ??).
jv.csv das wichtigste Ergebnis.
Um die Kennlinie der Diode zu überprüfen, öffnen Sie die Registerkarte „Ausgabe“ und doppelklicken Sie auf jv.csv (siehe ??). Bei einer korrekt konfigurierten Siliziumdiode sollte die I–V-Kurve glatt und monoton verlaufen. Bei Sperrspannung bleibt der Strom gering und ist nur schwach von der Spannung abhängig, was eine durch Rekombination begrenzte Sättigung widerspiegelt. Bei Durchlassspannung steigt der Strom schnell mit der angelegten Spannung an, was der Trägerinjektion über den PN-Übergang entspricht.
Die Form der Vorwärtsvorspannungsregion enthält nützliche physikalische Informationen. In einer semi-logarithmischen Darstellung kann die Steigung der exponentiellen Region verwendet werden, um einen Idealitätsfaktor zu bestimmen, der angibt, ob der Strom hauptsächlich durch diffusionsbegrenzten Transport (\(n \approx 1\)) oder durch rekombinationsbegrenzte Prozesse (\(n \approx 2\)) bestimmt wird. Der extrapolierte Schnittpunkt dieser Region liefert eine Schätzung des Sperrstroms, der direkt mit den in Abschnitt 4 besprochenen SRH- und Auger-Rekombinationsparametern zusammenhängt.
Als allgemeine Faustregel gilt: Untersuchen Sie immer die I–V-Kennlinie, bevor Sie abgeleitete Größen interpretieren. Diskontinuitäten, unerwartete Vorzeichenkonventionen oder nicht-physikalische Sprünge im Strom deuten in der Regel auf Probleme mit den Randbedingungen, der Ansteuerung, den Rekombinationseinstellungen oder der Konvergenz des Lösers hin. Bei einer einfachen Silizium-PN-Diode wie dieser sollte die I–V-Kennlinie im Dunkelbetrieb physikalisch nachvollziehbar und leicht interpretierbar sein.
6. Analyse von Simulationsmomentaufnahmen: Bandstrukturen, Rekombination und Stromfluss
Während eines I–V-Messvorgangs speichert OghmaNano die interne Lösung der Drift-Diffusions-Gleichungen für jeden Arbeitspunkt im Verzeichnis „Snapshots“. Diese Dateien zeigen, was der Solver im Inneren der Diode vorhersagt: Bandbiegung, Aufspaltung des Quasi-Fermi-Niveaus, Rekombinationsaktivität und Stromtransport. Die Analyse dieser Größen ist entscheidend, um zu verstehen, warum eine bestimmte I–V-Kennlinie entsteht.
In diesem Abschnitt untersuchen wir drei typische Arbeitspunkte, an denen eine bestimmte Vorspannung angelegt wird: eine nahezu Gleichgewichtssperrspannung (−0,1 V), eine moderate Durchlassspannung in der Nähe des Einschaltpunkts (≈0,45 V) und eine hohe Durchlassspannung (0,8 V). Zusammen veranschaulichen diese Aufnahmen den Übergang vom Gleichgewichtszustand über den durch die Injektion begrenzten Ladungstransport zum Betrieb bei hoher Injektion.
6.1 Bandränder und Quasi-Fermi-Niveaus
Um die Banddiagramme zu erstellen, öffnen Sie die Ansicht für Momentaufnahmen und fügen Sie die Dateien Ec.csv, Ev.csv, Fn.csv und Fp.csv hinzu. Diese entsprechen jeweils dem Leitungsbandrand, dem Valenzbandrand, dem Quasi-Fermi-Niveau der Elektronen und dem Quasi-Fermi-Niveau der Löcher.
Bei −0,1 V (Abbildung ??) befindet sich die Diode nahezu im Gleichgewichtszustand. Die Bandbiegung spiegelt das durch das Dotierungsprofil vorgegebene interne Potential wider, und die quasi-Fermi-Niveaus sind nahezu flach und decken sich, was auf einen vernachlässigbaren Netto-Stromfluss hindeutet. Die Verarmungszone ist deutlich als der Bereich mit starker Bandbiegung an der Grenzfläche erkennbar. Bei ≈0,45 V (Abbildung ??) reduziert die Durchlassspannung die Sperrspannung der Grenzfläche. Die quasi-Fermi-Niveaus für Elektronen und Löcher trennen sich über die Verarmungszone, was das interne Kennzeichen der Ladungsträgerinjektion ist. Diese Trennung der quasi-Fermi-Niveaus ist direkt für den exponentiellen Anstieg des Stroms verantwortlich, der in der I–V-Kurve beobachtet wird. Bei 0,8 V (Abbildung ??) ist die Grenzfläche stark in den Durchlassbereich getrieben. Die Sperrspannung ist stark reduziert, die quasi-Fermi-Niveaus sind weit voneinander entfernt, und das Bauelement arbeitet in einem Regime mit hoher Injektion, in dem die Ladungsträgerdichte in einem großen Teil der Struktur hoch ist.
6.2 Shockley-Read-Hall-Rekombinationsprozess
Um die Rekombination zu untersuchen, betrachten Sie das Diagramm R_ss_srh.csv, das die räumlich aufgelöste Shockley-Read-Hall-Rekombinationsrate innerhalb der Diode darstellt. Die drei Diagramme darunter beziehen sich auf die gleichen Vorspannungspunkte, die bei der Analyse des Banddiagramms verwendet wurden: −0,1 V, ≈0,45 V und 0,8 V. Der wichtigste Aspekt, auf den man sich konzentrieren sollte, ist nicht die absolute Größe der Rekombinationsrate, sondern wie sich ihre räumliche Verteilung mit der angelegten Vorspannung verändert.
Bei −0,1 V (Abbildung ??) befindet sich die Diode nahezu im Gleichgewichtszustand. Auf der n-dotierten Seite dominieren Elektronen, auf der p-dotierten Seite dominieren Löcher. Daher kann eine signifikante Rekombination nur in dem schmalen Bereich um den Übergang stattfinden, wo beide Trägertypen gleichzeitig vorhanden sind. Infolgedessen ist die SRH-Rekombinationsrate stark auf die Mitte des Bauelements lokalisiert, was mit der Verarmungszone übereinstimmt. Bei ≈0,45 V (Abbildung ??) führt eine Durchlassvorspannung dazu, dass Träger über den Übergang injiziert werden, wodurch das lokale Produkt der Elektron- und Löcherdichte erhöht wird. Das Rekombinationsmaximum nimmt deutlich zu, bleibt aber räumlich auf den zentralen Bereich des Bauelements beschränkt. Dies deutet darauf hin, dass die SRH-Rekombination in diesem Spannungsbereich weiterhin hauptsächlich ein am Übergang zentrierter Prozess ist, der durch die Überlappung der Träger in und in der Nähe der Verarmungszone gesteuert wird. Bei 0,8 V (Abbildung ??) ändert sich das Verhalten qualitativ. Die Trägerinjektion ist so stark, dass sowohl Elektronen als auch Löcher in hoher Konzentration in einem Großteil der Diode vorhanden sind. Die SRH-Rekombinationsrate ist nicht mehr auf den Übergang beschränkt, sondern verteilt sich über einen großen Teil des Bauelements. Diese räumliche Ausdehnung signalisiert den Beginn von Hochinjektionsbedingungen, bei denen die Rekombination nicht mehr auf einen schmalen zentralen Bereich beschränkt ist.
Der Übergang von einem stark lokalisierten Rekombinationsmaximum zu einem räumlich ausgedehnten Rekombinationsprofil liefert ein deutliches internes Bild davon, wie die Diode von einem Gleichgewichtszustand über einen durch die Sperrschicht begrenzten Betrieb in einen Zustand übergeht, in dem die Rekombination in der gesamten Struktur stattfindet. Diese Entwicklung spiegelt die in den Banddiagrammen beobachteten Veränderungen wider und begründet die Änderung der Steigung der Vorwärts-I–V-Kennlinie.
6.3 Stromdichten von Elektronen und Löchern
Abschließend sollten Sie die Trägerströme durch eine grafische Darstellung überprüfen. Jn.csv und Jp.csv,
die räumlich aufgelöste Elektronen- bzw. Lochstromdichte darstellen.
Diese Diagramme geben einen direkten Einblick, wie Ladungsträger durch die Diode transportiert werden,
und zwar unter verschiedenen Vorspannungsbedingungen, und wie das Bauelement von einem Gleichgewichtszustand
in einen stationären Vorwärtsbetrieb übergeht.
Bei −0,1 V (Abbildung ??) befindet sich die Diode nahezu im Gleichgewicht, und der tatsächliche physikalische Strom ist extrem gering. Die Elektronen- und Lochströme sind im gesamten Bauelement nahezu ausgeglichen, sodass der resultierende Strom aus der Differenz zweier nahezu gleicher Größen entsteht. In diesem Zustand ist das numerische Problem von Natur aus schlecht konditioniert, und es sind kleine Oszillationen oder scheinbares Rauschen in den Stromprofilen zu erwarten. Diese Merkmale haben eine numerische Ursache und entsprechen nicht dem tatsächlichen Ladungsträgertransport. Bei ≈0,45 V (Abbildung ??) führt eine Durchlassvorspannung dazu, dass Ladungsträger über den Übergang injiziert werden. Der Elektronenstrom dominiert auf der n-Seite und der Lochstrom auf der p-Seite, aber beide Ströme sind im gesamten Bauelement kontinuierlich, was die Erhaltung der Ladung im stationären Zustand widerspiegelt. Die Stromdichte nimmt im Vergleich zum nahezu gleichgewichtigen Zustand rasch zu, bleibt aber in der Nähe des Übergangs räumlich strukturiert, was mit einem durch Rekombination gesteuerten, auf die Injektion begrenzten Transport übereinstimmt. Bei 0,8 V (Abbildung ??) arbeitet die Diode in einem stark durchlassgespannten Zustand. Die Ladungsträgerdichte ist im gesamten Bauelement hoch, und sowohl der Elektronen- als auch der Lochstrom werden groß, glatt und nahezu gleichmäßig über die quasi-neutralen Bereiche verteilt. In diesem Zustand verhält sich das Bauelement wie ein stark leitendes Element, wobei der Strom hauptsächlich durch den Transport und die Rekombination begrenzt wird und nicht durch die Barriereninjektion.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Diagramme der Stromdichte ein kohärentes Bild des Funktionsprinzips der Diode vermitteln: von der nahezu vollständigen Auslöschung der Elektronen- und Lochströme im Gleichgewichtszustand über die durch die Injektion begrenzte Durchlassleitung bis hin zum hochstromstabilen Transport bei großer Durchlassvorspannung.
6.4 Auger-Rekombination in stark dotierten Bereichen
Die Auger-Rekombination kann untersucht werden, indem R_auger.csv aufgetragen wird, wobei die lokale Auger-Rekombinationsrate in Abhängigkeit von der Position dargestellt wird. Im Gegensatz zur SRH-Rekombination, die dort am stärksten ist, wo Elektronen und Löcher in vergleichbaren Konzentrationen nebeneinander existieren, skaliert die Auger-Rekombination stark mit der Trägerdichte und wird daher in stark dotierten Bereichen dominant.
Bei sehr geringer Vorspannung (Abbildung ??) ist die Auger-Rekombination bereits in den p+- und n+-Kontaktlagen sichtbar. Dies geschieht selbst in der Nähe des Gleichgewichtszustands, da diese Bereiche absichtlich stark dotiert sind, was zu einer ausreichend hohen Trägerkonzentration führt, sodass lokale Drei-Teilchen-(Auger-)Prozesse vorherrschend sind.
Wenn die Diode in den Durchlassbereich betrieben wird (Abbildung ??), steigt die Auger-Rekombinationsrate rasch an, bleibt aber räumlich auf die Kontaktbereiche beschränkt. Diese Lokalisierung spiegelt die starke Abhängigkeit der Auger-Rekombination von der Ladungsträgerdichte wider: Obwohl Ladungsträger über den pn-Übergang injiziert werden, sind die höchsten Ladungsträgerdichten weiterhin in den degenerierten Kontaktschichten vorhanden.
Bei hoher Durchlassvorspannung (Abbildung ??) wird die Auger-Rekombination in den Kontakten extrem groß und übertrifft die SRH-Rekombination bei Weitem. Dieses Verhalten ist zu erwarten und physikalisch korrekt. Die Aufgabe der Auger-Rekombination besteht hier nicht darin, den Sperrschichtstrom direkt zu begrenzen, sondern zu verhindern, dass sich in Bereichen, in denen die Trägerdichte bei hoher Injektion sonst unbegrenzt ansteigen würde, eine physikalisch unrealistische Trägerakkumulation bildet.
Wichtig ist, dass die Auger-Rekombinationsrate zwar numerisch deutlich höher ist als die SRH-Rate, sie aber nicht die Idealität der Diode oder das Einschaltverhalten bestimmt. Diese Eigenschaften werden weiterhin hauptsächlich durch die Rekombination in und in der Nähe der Sperrschicht beeinflusst. Die Auger-Rekombination wirkt stattdessen als Stabilisierungsmechanismus bei hoher Ladungsträgerdichte in den Kontaktschichten und gewährleistet so ein realistisches Verhalten bei hohen Strömen.