Тема 1.5.ОПТИЧНІ І ФОТОГАЛЬВАНІЧНІ ЯВИЩА В НАПІВПРОВІДНИКАХ

План

1. Фотопровідність в напівпровідниках. Фоторезистивний ефект.

2. Фотогальванічний ефект.

3. Електромагнітне випромінювання в напівпровідниках. Лазери.

В сучасній електронній техніці широкого застосування набули напівпровідникові прилади, принцип дії яких оснований на фотоелектричному і оптоелектричному перетвореннях сигналів. Перший із цих принципів зумовлений зміною електрофізичних властивостей напівпровідників в результаті поглинається ним квантів світла. При цьому змінюється провідність напівпровідників або виникає ЕРС, що приводить зміни струму в колі, в якому ввімкнений фото чутливий елемент. Другий принцип оснований на генерації випромінювання в провіднику, зумовленого прикладеною до нього напругою і струмом, що протікає через світловипромінювальний елемент. Приведені принципи складають основу нового науково-технічного напрямку оптоелектроніки.

Серед основних оптичних і фотоелектричних явищ, що протікають в напівпровідниках, можна виділити наступні:

· Фотопровідність;

· Фотоефект в напівпровіднику;

· електролюмінесценція

· Стимульоване когерентне випромінювання

1. Фотопровідність в напівпровідниках. Фоторезистивний ефект.
Збільшення електропровідності напівпровідника під дією оптичного випромінювання називається фотопровідністю.

При освітленні напівпровідника в ньому проходить генерація електронно-діркових пар за рахунок переходу електронів з валентної зони в зону провідності. При цьому питома електропровідність напівпровідника зростає на величину:

Для переводу електрона з валентної зони в зону провідності енергія кванта світла фотона повинна задовольнити умову:

Для рівності (2) можна стверджувати наступне:

• Випромінювання з частотою ν <ν_кр не визиває фотопровідність, так як енергія кванта hν < ΔW недостатня для переводу електрона із валентної зони в зону провідності.

• Якщо hν > ΔW , то надлишкова енергія відносно ширини забороненої зони передається електронам у вигляді кінетичної.

• Критичній частоті ν_кр відповідає гранична довжина хвилі:

При довжинах хвиль, більших за граничну, фотопровідність різко падає.

Поглинання енергії світла в напівпровіднику приводить до появи вільних носіїв заряду, при цьому міняється питома електропровідність напівпровідника, а значить і його внутрішній опір.

Зміна електричного опору напівпровідника під дією оптичного випромінювання, що не зв’язано з його підігрівом, називається фоторезистивним ефектом.

Поиск по сайту: