Внутренний фотоэффект

Внутренний фотоэффект - это возникновение свободных носителей заряда (электронов и/или дырок) в твердом теле при по­глощении в нем квантов электромагнитного излучения - фотонов. Внутренний фотоэффект характерен только для полупроводников и диэлектриков.

В результате поглощения фотона в объеме полупроводника рождается электронно-дырочная пара. Электродвижущая сила, возникающая за счет разности коэффициентов диффузии носителей заряда - электронов и дырок, в однородном полупроводнике обычно очень мала. Значительную ЭДС при поглощении света по­лучают в неоднородном полупроводнике, в котором обеспечивает­ся пространственное разделение носителей заряда разного знака за счет встроенного электрического моля, создаваемою конструкци­онно на основе р-n-переходов (рис. 4). Таким образом создается фотоэлектрический преобразователь (солнечный элемент).

Рис. 4. Схема работы солнечного элемента.

Области р- и n-проводимости получают за счет диффузионного легирования основною вещества (например, Si) акцепторами (В, AI) и донорами электронов (Р, As, Sb) соответственно. Разница работ выхода носителей заряда на р-n-переходе образует потенциальный барьер для основных носителей (равновесных носителей заряда в базовом материале, т.е. дырок в базе р-тина). Для работы солнечного элемента главную роль играют неосновные носители заряда, т.е. не­равновесные постели, появляющиеся в результате поглощения фо­тонов. Неосновные носители, проходя через р-n-переход (см. рис. 4), ускоряются и создают фототок, отвод которого обеспечи­вают металлические контакты. Величина фототока в значительной мере зависит or времени жизни неосновных носителей.

Солнечные элементы используются для прямого преобразова­ния энергии солнечного излучения в электрическую. Солнечный элемент отличается от типичного микроэлектрон­ного прибора только тем, что имеет большую площадь р-n-перехода, простирающуюся по всей поверхности пластины.