Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ФОТОПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ



Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

Имени Александра Григорьевича и

Николая Григорьевича Столетовых»

 

Кафедра: «ФПМ»

Дисциплина: физика

 

Лабораторная работа № 1.04

 

«Исследование характеристик фотосопротивления»

 

Утверждена на методическом семинаре кафедры ФПМ

 

Зав. кафедрой____________

 

 


Техника безопасности

1.Сборку и разборку схемы производить только при отключенном источнике питания.

2.Не включать собранную схему, пока не изучите инструкцию по данной работе и не получите на это разрешения лаборанта или преподавателя.

3.Схема должна находиться под напряжением только во время регулировки и снятия показания с приборов. Категорически запрещается оставлять схему под напряжением без присмотра.

4. Строго соблюдать порядок выполнения работы, описание и инструкции.

5. На рабочем месте не должно быть посторонних предметов. Твердо знать, где расположен общий выключатель и порядок пользования им.

6. После окончания работы отключить источник питания, а затем разобрать схему и привести в порядок рабочее место.

 


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1.04

 

«ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОСОПРОТИВЛЕНИЯ»

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ:

Реостат в цепи осветителя на 4-6 Ом;

Амперметр переменного тока на 3 А;

Вольтметр на 30 В;

Амперметр на 750 мкА;

Реостат на 500-100 Ом, провода.

 

ФОТОПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Фотопроводимость полупроводников охватывает круг вопро­сов, связанных с изменением сопротивления полупроводников под действием света. По своей сущности фотопроводимость является одним из проявлений внутреннего фотоэффекта. Различаютнор­мальный фотоэффект, когда наблюдается увеличение фотопроводи­мости под действием света, ианомальный фотоэффект, при котором наблюдается уменьшение проводимости. Аномальный фотоэффект – явление крайне редкое.

Опытами доказано, что увеличение проводимости полупровод­ников под действием света связано с увеличением концентрации носителей тока, которая обусловлена выбиванием фотонами элект­ронов с заполненных уровней. Существует три основных процесса для увеличения концентрации носителей тока под действием света.

Падающие фотоны выбивают электроны из заполненной валентной зоны и сообщают им такую энергию, что электроны попадают в зону проводимости полупроводника. При этом возрастает число электронов в зоне проводимости и число дырок в валентной зоне, что ведет к увеличению собственной проводимости полупроводника (рис 1а). Такие переходы возможны, если энергия фотонов:

hv > E (1)

Зона проводимости Зона проводимости Зона проводимости

Под действием света электроны переходят с донорных уров­ней в зону проводимости (рис.16), что приводит к возрастанию электронной проводимости

полупроводника. Указанные переходы возможны, когда энергии фотонов

h > E (2)

Фотоны падающего света выбивают электроны из заполненной валентной зоны и переводят их на акцепторные уровни атомов примеси (рис1в). При этом возрастает число дырок в валентной зоне и увеличивается дырочная проводимость полупроводника. Условие возбуждения электронов в данном случае:

h E (3)

Из соотношений (1), (2), (3) определяется красная граница фотопроводимости для рассмотренных процессов возбуждения электронов. После прекращения действия света возникшие под его влиянием носители тока рекомбинируют. В полупроводнике остаются только свободные носители тока, возбуждённые тепловыми колебаниями кристаллической решетки. Эти носители тока обеспечи­вают проводимость в отсутствии освещения, которая называется темновой проводимостьюs0. Рассмотрим собственный полупроводник.

Его темновая проводимостьs0. Она равна

s =е(n Un Up)=en (Un+Up) (4)

Здесь е - элементарный заряд; n ,p - концентрации электронов и дырок; Un, Up - их подвижность. Для собственного полупроводника n=p. Под действием света в единице объема по­лупроводника возникает n электронов и р дырок. Его проводимость оказывается равной

 

s= е(n + n) (Un+Up) (5)

Фотопроводимость полупроводника

sф=s -s0 n (Un-Up) (6)

 

Как видно из соотношений (1), (2), (3) энергия, необходи­мая для создания (генерации) свободных носителей тока под действием света зависит от энергии активации. Свободные носители, возникающие под действием света, называются фотоносителями (фотоэлектроны и фотодырки). Энергия активации зависит от природы полупроводника. Так в примесных полупроводниках ширина запрещенной зоны лежит в интервале от 0,05 до 0,5 электронвольт. В соответствии с этим красная граница фотопроводимости для них лежит в видимой и инфракрасной области. При освещении полупроводника светом с частотой кр ( кр-определя­ет красную границу фотопроводимости) часть энергии фотона рас­ходуется на перевод электрона в зону проводимости, оставшаяся часть (h > E) передается электрону в виде его кинетической энергии. Избыток кинетической энергии фотоэлектронов под средней энергией тепловых колебаний в кристалле идет на увеличение этих колебаний, т.е. на нагревание кристалла. Свет с частотой v>vkp поглощается в очень тонком поверхностном слое полупроводника и не оказывает существенного влияния на процессы, происходящие в его объеме.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.