Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Примесный фотоэффект
Внутренний фотоэффект в примесном полупроводнике

Описание

Важной особенностью полупроводников является способность увеличивать электропроводность под действием света. Это явление получило название внутреннего фотоэффекта или фотопроводимости.

Внутренний фотоэффект заключается в том, что под действием света происходит перераспределение электронов по энергетическим уровням. Носители тока, возникшие в результате освещения, называются неравновесными или избыточными. Увеличение числа свободных носителей заряда приводит к уменьшению сопротивления полупроводника.

        Внутренний фотоэффект был обнаружен американским физиком У. Смитом в 1873 г. Схема опыта изображена на рис. 1.

 

Схема опыта

 

 

Рис. 1

 

Фототок, возникающий при освещении исследуемого полупроводника (1) светом определенной частоты, регистрируется гальванометром (2).

На рис. 2 и 3 приведены энергетические схемы переходов в примесных полупроводниках. ( - электроны,  - дырки).

 

Донорный полупроводник

 

 

Рис. 2

 

Aкцепторный полупроводник

 

 

Рис. 3

 

В примесном полупроводнике под действием света с энергией кванта, превышающей энергию активации примеси DEа, электроны могут переходить с донорных уровней примеси в зону проводимости (рис. 2) или из валентной зоны на акцепторные уровни примеси (рис. 3). В первом случае возникает электронная проводимость, во втором - дырочная.

Кванты света с энергией меньшей, чем энергия активации примеси, не поглощаются электроном, поэтому существует некоторое граничное значение частоты wb, при которой начинает наблюдаться внутренний фотоэффект в примесных полупроводниках. Граничное значение частоты фотона в этом случае определяется выражением:

 

.

 

Если энергия фотона становится равной ширине запрещенной зоны DEg (),  электроны будут переходить из валентной зоны в зону проводимости. В этом случае возникнет увеличение фототока за счет собственной проводимости полупроводника.

Носители тока, имеющиеся в полупроводнике в отсутствие освещения, или в случае, когда энергия фотонов недостаточна, чтобы вызвать перераспределение электронов по энергиям, называются равновесными, а электропроводность - темновой.

Темп оптической генерации g, т.е. число неравновесных (избыточных) носителей заряда, образующихся в единице объема в единицу времени при освещении полупроводника, можно представить в виде:

 

g = haJ,

 

где h - квантовый выход внутреннего фотоэффекта, равен отношению числа образующихся носителей к общему числу поглощенных фотонов;

a - коэффициент поглощения света;

- монохроматический световой поток, рассчитанный на единицу поверхности полупроводника и определяемый числом фотонов, проходящих через единицу поверхности в единицу времени (будем считать что - константа (слабо поглощаемый свет) и темп генерации одинаков по всему объему полупроводника).

 

        В стационарном состоянии электропроводность при освещении dss определяется формулой:

 

dse(mp+mn)gt,

 

 где t - время жизни неравновесных носителей заряда (время релаксации);

mи mn - подвижности дырок и электронов.

 

Для примесной оптической генерации и, соответственно, примесной фотопроводимости происходит увеличение концентрации только одного вида носителей заряда, и фотопроводимость оказывается монополярной. Это справедливо и для акцепторных, и для донорных примесей. Так, например, для донорного полупроводника dss=emngt, или dss=emnDn, где Dn - концентрация избыточных неравновесных носителей заряда, возникших при освещении примесного полупроводника. При увеличении фотопроводимости сопротивление полупроводника падает, а фототок возрастает, что и фиксируется гальванометром (см. рис. 1).

Временные характеристики

Время инициации (log to от -7 до -6);

Время существования (log tc от -6 до 15);

Время деградации (log td от -7 до -6);

Время оптимального проявления (log tk от -5 до 0).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация эффекта

Для простейшего наблюдения примесного фотоэффекта достаточно измерить тестером сопротивление стандартного фоторезистора и убедиться, что при освещении естественным светом оно уменьшается.

Применение эффекта

Полупроводниковые фоторезисторы (фотосопротивления) - полупроводниковые приборы, проводимость которых меняется под действием света.

Автоматика, фотометрия, оптическая спектроскопия.

Литература

 1. Физический энциклопедический словарь.- М., 1983.

 2. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников.- М.: Наука, 1977.

Ключевые слова

  • внутренний фотоэффект
  • донорная примесь
  • акцепторная примесь
  • полупроводник
  • электрон
  • дырка
  • энергия активации
  • граничная частота
  • фотон
  • интенсивность света
  • квантовый выход
  • время релаксации
  • электропроводность

Разделы естественных наук:

Взаимодействие света с веществом
Полупроводники

Формализованное описание Показать