Главная | Обратная связь

Внутренний фотоэффект.

Изменение электрического сопротивления полупроводника под действием излучения называется внутренним фотоэлектрическим эффектом или фоторезистивным эффектом.

При внутреннем фотоэффекте первичным актом является по­глощение фотона. Поэтому процесс образования свободных носи­телей заряда под воздействием излучения будет происходить по-разному в зависимости от особенностей процесса поглощения света. Если оптическое возбуждение электронов происходит из валентной зоны в зону проводимости, то имеет место собственная фо­топроводимость, обусловленная электронами и дырками. Для полупроводников с прямыми долинами при вертикальных переходах энергия фотона hν должна быть не меньше ширины запрещенной зоны, т. е.

hν≥E_g

В случае непрямых переходов, когда сохранение квазиимпульса обеспечивается за счет эмиссии фонона, нижняя граница спектраль­ного распределения фотопроводимости будет лежать при

hv = E_g + E_p.

Для сильно легированного, полупроводника n-типа, когда уровень Ферми расположен выше края зоны проводимости на величину ξ_n, нижняя граница фотопроводимости будет соответствовать

hv = E_g + ξ_n

В сильно легированном полупроводнике р-типа уровень Ферми лежит на величину ξ_р ниже края валентной зоны, поэтому hv = E_g + ξ_p

При наличии в запрещенной зоне полупроводника локальных уровней примеси оптическое поглощение может вызвать переходы электронов между уровнями примеси и зонами(переходы 2 и 3 рис.1). Такая фотопроводимость называется примесной фотопроводимостью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фото-резисторы, транзисторы, диоды.

Фоторезисторы

Фоторезистор является наиболее простым и наибо­лее универсальным датчиком – модулятором, применяемым в цепях оптоэлектроники.

Основные харак­теристики фоторезистора: световая, спектральная, ча­стотная, переходная, температурная.

В конструктивном отношении фоторезистор пред­ставляет собой объем полупроводника, заключенный между двумя электродами, проводимость которого из­меняется под действием падающего на него излучения.

Существуют две возможные принципиаль­ные конструкции фоторезисторов: поперечная (а), про­дольная (б).

В случае (а) прикладываемое к фоторезистору электрическое поле и возбуждающий свет действуют во взаимно перпен­ди­ку­лярных плоскостях, во втором (б) – в одной плоскости. В продольном фоторезисторе возбуждение осущест­вляется через контакт, который должен быть прозрач­ным для этого излучения.

Свет, поглощаясь в по­лупроводнике, возбуждает в нем свободные носители зарядов: электроны и дырки, которые вызывают изменение его проводимости. Изменения тока в це­пи фоторезистора определяется:

для поперечной фотопроводимости

 

 

для продольной фотопроводимости

 

где q – заряд электрона; a– квантовый выход; τ, μ– среднее время жизни и подвижность носителей тока в полупроводнике; d – расстояние между электродами фоторезистора; k'_п – коэффициент поглощения излуче­ния в полупроводнике; k_п – безразмерный

коэффициент, показывающий долю поглощенного в образце излучения.