Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Теоретическое введение. Внутренний фотоэффект. При облучении светом полупроводников и диэлектриков наблюдается уменьшение их электрического сопротивления




Читайте также:
  1. C. Введение антирабической сыворотки
  2. I ВВЕДЕНИЕ
  3. I.Введение в экономическую теорию
  4. БДСМ – Введение в теорию Доминирования
  5. БИБЛЕР В. С. МЫШЛЕНИЕ КАК ТВОРЧЕСТВО (ВВЕДЕНИЕ В ЛОГИКУ МЫСЛЕННОГО ДИАЛОГА). - М., 1975
  6. Введение
  7. Введение
  8. Введение
  9. Введение
  10. Введение

Внутренний фотоэффект. При облучении светом полупроводников и диэлектриков наблюдается уменьшение их электрического сопротивления, вызванное освобождением электронов внутри слоя вещества, в котором поглощается излучение. Возникающая при этом дополнительная электропроводность носит название фотопроводимость, а процесс генерации свободных носителей заряда под действием света называется внутренним фотоэффектом. Рассмотрим механизм этого явления на примере собственного полупроводника (рисунок 73.1). Освобождение электронов означает их переход из валентной зоны в зону проводимости; такой переход под действием света возможен, если энергия световых квантов W=hυ превышает ширину запрещенной зоны (однако эта энергия не должна превосходить интервала между верхним краем зоны проводимости и нижним краем валентной зоны).

 

Wmax

 

Рисунок 73.1

 

Одновременно с переходом электрона из заполненной зоны в свободную возникает одна дырка в валентной зоне. Следовательно, один поглощенный фотон с энергией hυ≥ΔW освобождает пару электронов-дырка; количество освобожденных пар равно числу поглощенных фотонов. Однако было бы неверным считать, что возникшие под действием излучения пары и обуславливают фотопроводимость. Опытным путем установлено, что у большинства собственных полупроводников фотоносителями являются не электроны и дырки одновременно, а те носители заряда, у которых в данных условиях больше время жизни, т.е. время, в течение которого они находятся в свободном состоянии. В одних случаях это - электроны, а в других - дырки. Освобожденные светом носители заряда называют неравновесными (по сравнению с затемненным полупроводником, у которого при некоторой постоянной температуре определенному числу электронов в свободной зоне соответствует точно такое же число дырок в заполненной зоне). Итак, освобожденные светом неравновесные носители заряда в течение очень короткого времени (порядка секунд) находятся в свободном состоянии. В этот момент они блуждают в межатомных промежутках и, при наличии разности потенциалов между двумя точками полупроводника, перемещаются преимущественно в одном направлении, образуя таким образом, электрический ток. Затем фотоносители или рекомбинируют, или примыкают к каким-либо атомам, потерявшим свои электроны. Однако при непрерывном освещении полупроводника появляются все новые и новые фотоносители, но в то же время какое-то число их возвращается назад. В результате устанавливается динамическое равновесие, характерное тем, что число возникающих фотоносителей становится равным числу фотоносителей, возвращающихся обратно. Несмотря на которое время жизни носители обеспечивают возникновении фотопроводимости в веществе, следовательно, они ведут себя таким же образом, как и обычные свободные носители, возникающие в полупроводнике за счет теплового механизма возбуждения.



Рассмотренный нами пример относится к случаю собственной фотопроводимости. У примесных полупроводников, кроме указанного типа фотопроводимости, существует еще примесная фотопроводимость, обусловленная возбуждением примесных носителей заряда (рисунок 73.2).

 


       
 
   

 

 


а) б)

 

Рисунок 73.2

 

Примесный фотоэффект возможен, очевидно лишь в том случае, если примесный уровень Wпр заполнен электронам, т.е. если полупроводник находится при температуре ниже температуры истощения примеси. Поэтому для наблюдения примесной фотопроводимости полупроводники необходимо охлаждать до низких температур.



Максимальную длину волны света λо ( или минимальную частоту υ0 при которой в данном полупроводнике возникает фотопроводимость) называют красной границей фотоэффекта. Для собственных полупроводников:

 

 

где с – скорость света; h – постоянная Планка; Wq – ширина запрещенной зоны (ΔW).

Эффективность внутреннего фотоэффекта характеризуется величиной квантового выхода, который определяется как отношение числа фотонов к общему числу поглощенных веществом фотонов :

 

 

Если бы каждый фотон вызывал появление одного фотоэлектрона, величина квантового выхода была бы . Однако для большинства полупроводниковых материалов . Это объясняется тем, что только часть лучистого потока оказывается фотоактивной, т.е. способной генерировать фотоносители. В то время как остальная часть рассеивает свою энергию в кристаллической решетке, повышая интенсивность теплового движения составляющих ее частиц, либо поглощается свободными носителями.


Дата добавления: 2015-02-10; просмотров: 3; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.005 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты