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半導(dǎo)體的光電效應(yīng)

作者:佚名    文章來源:本站原創(chuàng)    點擊數(shù):    更新時間:2016-11-3
    半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)是指如下情況:光照射到半導(dǎo)體的P-N結(jié)上,若光子能量足夠大,則半導(dǎo)體材料中價帶的電子吸收光子的能量,從價帶越過禁帶到達導(dǎo)帶,在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子,在價帶中出現(xiàn)光空穴,即光電子.空穴對,它們總起來又稱作光生載流子.
    光生載流子在外加負(fù)偏壓和內(nèi)建電場的作用下,在外電路中出現(xiàn)光電流,如圖3-38(a)所示.從而在電阻R上有信號電壓輸出.這樣,就實現(xiàn)了輸出電壓跟隨輸入光信號變化的光電轉(zhuǎn)換作用.所謂負(fù)偏壓是指P接負(fù),N接正。
    圖3-38(b)是P-N結(jié)及其附近的能帶分布圖。要注意的是能帶的高、低是以電子(負(fù)荷)的電位能為根據(jù)的,電位越負(fù)能帶越高.
    由圖可見,外加負(fù)偏壓產(chǎn)生的電場方向與內(nèi)建電場方向一致,有利于耗盡層的加寬(耗盡層寬的優(yōu)點,將在后面介紹).由前面的討論還可看出:
    由于光子的能量為hf,半導(dǎo)體光電材料的禁帶寬度為Eg,那么,當(dāng)光照射在某種材料制成的半導(dǎo)體光電二極管上時,若有光電子-空穴對產(chǎn)生,顯然,必須滿足如下關(guān)系,即
                                    hf≥Eg
    或?qū)憺?/TD>     由于故,將f換為波長,則     這就是說,只有波長λ<λc的入射光,才能使這種材料產(chǎn)生光生載流子,故λc稱為截止波長;對應(yīng)的頻率稱為截止頻率fc. 圖3 -38半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)     還應(yīng)指出,若仔細(xì)來說,上面討論的光電效應(yīng),在P-N結(jié)區(qū)實際存在兩個過程:一是光子被材料吸收,產(chǎn)生光電子-空穴對;另一則是所產(chǎn)生的光電子.空穴對又可能被復(fù)合掉.
Tags:光電效應(yīng),半導(dǎo)體  
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