Составители:
Рубрика:
Если на поверхность полупроводника падает свет с частотой,
удовлетворяющей соотношению (1), то возникающие на поверхности
неравновесные носители диффундируют в глубь полупроводника и по
пути рекомбинируют. Для невырожденных газов носителей
коэффициенты диффузии электронов и дырок определяются
соотношениями Эйнштейна: D
n
= kTu
n
/e и D
p
= kTu
p
/e, где u
n
и u
p
-
подвижности носителей (обычно u
n
> u
p
). Однако вследствие
электростатического притяжения носителей разного знака происходит их
совместная (амбиполярная) диффузия с некоторым одинаковым
эффективным коэффициентом диффузии D
эфф
. В общем случае:
D
эфф
= (n + p)/(n/D
р
+ p/D
n
) (3)
Для собственного полупроводника (n = p): D
эфф
= 2D
n
D
p
/(D
n
+ D
p
), т.е.
является промежуточным между коэффициентами диффузии для
электронов и дырок. В полупроводниках же с ярко выраженным типом
проводимости эффективный коэффициент диффузии равен коэффициенту
диффузии
неосновных носителей.
Так, D
эфф
= D
р
при n>>p и D
эфф
= D
n
при p>>n.
Соотношение (2) выражает лишь необходимое условие возникновения
фотопроводимости. Однако возможно также наличие фотоэлектрически
неактивного поглощения. Оно возникает, например, когда возбужденный
электрон не разрывает связи с дыркой, возникающей в валентной зоне, а
образует с ней единую связанную систему. Такая система называется
экситоном. Впервые он был предсказан Я.И. Френкелем и наблюдался
Е.Ф. Гроссом в кристалле закиси меди (Cu
2
O). Экситон сходен с атомом
водорода. Уровни энергии экситона располагаются у дна зоны
проводимости (рис. 40в). Так как экситоны являются электрически
нейтральными системами, то их возникновение в полупроводнике не
приводит к появлению дополнительных носителей заряда, вследствие
чего поглощение света не сопровождается увеличением проводимости
полупроводника. При столкновении с фононами, примесными атомами и
другими дефектами решетки экситоны или рекомбинируют, или
«разрываются». В первом случае возбужденный электрон переходит в
валентную зону, а энергия возбуждения передается решетке или
излучается в виде квантов света (люминесценция). Во втором случае
образуется пара носителей – электрон и дырка, которые обуславливают
повышение электропроводности полупроводника. Поэтому спектр
экситонного поглощения наблюдается при очень низких
температурах.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 72
- 73
- 74
- 75
- 76
- …
- следующая ›
- последняя »
