Основы полупроводниковой электроники. Яровой Г.П - 70 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

139
дырки в валентной зоне, во втором и третьем – только элек-
троны или только дырки.
Предположим, что образующиеся под действием
света дополнительные (неравновесные) носители заряда, кон-
центрация которых равна n∆ и
p∆
, обладают такой же под-
вижностью, что и электроны и дырки, находящиеся в равно-
весии с решеткой. Тогда увеличение проводимости можно
определить так:
(
)
pbnbe
pn
∆+∆=∆σ . (9.1)
Величина σ∆ получила название фотопроводимости.
Концентрация генерируемых светом неравновесных носите-
лей равна:
pn
WkpWkn τητη=∆=∆ , , (9.2)
где W − интенсивность света, k − коэффициент поглоще-
ния,
η − квантовый выход, т.е. отношение числа свободных носи-
телей заряда, возникающих при поглощении света, к числу
квантов. Коэффициент поглощения k можно определить сле-
дующим образом. Пусть свет падает перпендикулярно по-
верхности кристалла. Если dW − количество световой энер-
гии, поглощаемой слоем толщиной dx с единичной площа-
дью за единицу времени, то можно записать:
()
dxxkWdW =−
или
()
xkW
dx
dW
=− ,
где коэффициент пропорциональности k есть коэффициент
поглощения света. После интегрирования получаем:
()
kxWW −= exp
0
.
140
Таким образом, ослабление света в среде описывается ко-
эффициентом поглощения, который зависит от длины волны
света. Число фотонов, поглощаемых в 1 см
3
за секунду, равно
()
ωh
k
xW (если свет монохроматический). Тогда для скорости
генерации светом неравновесных носителей
()
xg имеем:
()
()
()
xkQ
xkW
xg η
ω
η==
h
, (9.3)
где
()
()
ωh
xW
xQ = .
Если все процессы поглощения света фотоактивны, т.е.
приводят к появлению свободных носителей заряда, т.е.
1≥η
. Если полупроводник донорного или акцепторного ти-
па, то 1>η , когда
g
E∆> 2ωh или
a
E2>ωh .
На рис. 9.2, а представлена типичная кривая зависимости
k от частоты падающего излучения (спектральная характери-
стика). Участок 1 кривой поглощения соответствует элек-
тронным переходам между валентной зоной и зоной прово-
димости (полоса собственного или фундаментального погло-
щения).
Рис. 9.2. Типичная зависимость коэффициента погло-
щения света k (а) и фототока j
ф
(б) от час-
тоты падающего излучения

Страницы