Фотопровідність напівпровідників

Явище взаємодії випромінювання з напівпровідником, внаслідок якого підвищується провідність матеріалу за рахунок переходу електронів з валентної зони чи домішкових рівнів у зону провідності називається внутрішнім фотоефектом. Струм, який при цьому виникає під впливом світла при накладанні на напівпровідник зовнішнього електричного поля, називається фотострумом, а відповідна провідність — фотопровідністю.

Спричинити перехід електронів із валентної зони у зону провідності можуть тільки такі кванти світла, які мають енергією, не меншу ширини забороненої зони напівпровідника (). В результаті виникає власна фотопровідність, яка зумовлена як електронами так і дірками.

Для домішкових напівпровідників властива домішкова фотопровідність, тобто фотопровідність можна спостерігати і при < . Для напівпровідників з донорною домішкою ( – типу) фотон повинен мати енергію >> , а для напівпровідників з акцепторною домішкою ( – типу) – >> . Домішкова фотопровідність є чисто електронною для напівпровідників – типу і чисто дірковою для напівпровідників – типу.

Максимальна довжина хвилі , при якій ще можна спостерігати фотопровідність у напівпровіднику називається “червоною межею” внутрішнього фотоефекту. Для власних напівпровідників , а для домішкових напівпровідників , де , або .

Для власних напівпровідників припадає на видиму область випромінювання, а для домішкових – на інфрачервону.

На рис. 6.13 зображена типова залежність фотоструму і коефіцієнта поглинання від довжини хвилі випромінювання, яке потрапляє на власний напівпровідник.

Спад фотопровідності в короткохвильовій частині на рис. 6.13, викликаний великою швидкістю

Рис. 6.13

рекомбінації носіїв заряду в напівпровіднику в умовах сильного поглинання світла.

За експериментально знайденим значенням λ₀ у видимій області випромінювання можна визначити ширину забороненої зони власного напівпровідника за формулою:

. (6.7)