В стдр в ПП устанавливается равновесная концентрация основных и неосн. носителей заряда(nn0,pn0-в ПП n-типа, np0,pn0-в ПП p-типа). Однако кроме теплового возбуждения кристаллическая решётка ПП может подвергаться и другим энергетическим воздействиям: световому, облучению потоком заряженных частиц, внесению в ПП носителей заряда через контакт (инжекция) и др. В этом случае энергия возбудителя непосредственно передаётся носителям заряда и тепловая энергия кристаллической решётки остаётся практически неизменной. В ПП образуется концентрация подвижных носителей заряда, отличающаяся от равновесной. Такая концентрация наз. неравновесной. Разность между равн. и неравн. Концентрациями определяет избыточную конц.
После прекращения действия внешнего возбудителя избыт. конц. электронов и дырок вследствие рекомбинации будет убывать до 0 и в ПП через некоторое время снова установится равновесная конц. При возникновении избыт. концентрации носителей заряда в ПП измен. конц. как осн., так и неосн. носителей заряда. Измерить изменение конц. осн носителей заряда трудно, т. к. возникшая избыт. конц. осн. носителей составляет малую долю их высокой равновесной конц-ии. Гораздо проще осущ. контроль избыт. конц-ии неосн. носителей, которая соизмерима с их равновесной концентрацией.
Установлено, что если избыт. конц. неосн. носителей мала по сравнению с их равновесной конц., то скорость изменения избыт. конц-ии неосн. носителей заряда в объёме ПП пропорциональна их избыт. конц. На основании этого для ПП n-типа можно записать: d(pn-pn0)/dt=-a(pn-pn0), (2.11) где pn и pn0 соответственно неравновесная и равн. конц. дырок; а-коэффициент конц. Знак "-" указывает на уменьшение избыт. конц. дырок во времени за счёт рекомбинации. Разделяя в (2.11) переменные и интегрируя, получим ln(pn-pn0)=-at+c. Постоянная С определяется из след. условия. Пусть в момент прекращения действия на ПП внешнего возбудителя(t=0) неравновесная конц. дырок достигла значения pn=pn1, тогда С=ln(pn1-pn0). Обозначив Tр=1/a, получим след. значение для избыт. конц. дырок, зависящее от времени t: pn-pn0=(pn1-pn0)e^-t/Tр (2.12), где Tp-время жизни неравновесных дырок в ПП n-типа. Из (2.12) следует, что за время жизни t=Tp конц. дырок (неосн. носителей в ПП n-типа) уменьш. в e=2,7 раза.
Аналогично можно получить уравнение, определяющее изменение во времени изб. конц. электронов в ПП p-типа: np-np0=(np1-np0)e^-t/Tn (2.13), где Tn-время жизни электронов (неосн. носит. в ПП p-типа).
(2.12) и (2.13) позволяют определить скорости измен. неравн. конц. неосн. носителей в ПП:
dpn/dt=-(pn-pn0)/Tp (2.14) dnp/dt=-(np-np0)/Tn (2.15)