2015-01-21
626
Электрическая проводимость полупроводников, возбуждённая электромагнитным излучением, называется фотопроводимостью.
Фотопроводимость обусловлена внутренним фотоэффектом. В полупроводнике под влиянием света образуются дополнительные неравновесные носители тока. Общая удельная электрическая проводимость полупроводника
, (3.18)
где 
– темновая удельная электрическая проводимость, 
– удельная электрическая фотопроводимость.
На рис. 3.18, а показана схема образования электрона фотопроводимости и дырки у собственного беспримесного полупроводника. Фотон с энергией 
, равной или большей ширины запрещённой зоны 
, переводит электрон из валентной зоны в зону проводимости. При этом образуется пара – электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне. Они участвуют в создании собственной фотопроводимости полупроводника.
Удельная электрическая проводимость
, (3.19)
где 
– число пар неравновесных носителей – электронов и дырок, генерируемых в единице объёма полупроводника за 1 с; 
и 
– средние времена жизни этих носителей.
|
|
|
На рис. 3.18, б, в показано, как создаются носители тока под действием света в примесных донорных (б) и акцепторных (в) полупроводниках.
| 
| 
|
| а) | б) | в) |
| Рис. 3.18 |
В этих случаях фотон с энергией , не меньшей энергии активации примесной проводимости, либо переводит электрон с донорного уровня в зону проводимости, либо из валентной зоны переводит электрон на акцепторный примесный уровень. Требование к энергии фотона 
, где – энергия активации соответствующей проводимости, означает, что существует красная граница внутреннего фотоэффекта, которая определяется из условия 
. Переходя от частоты к длине волны, получим
. (3.20)
Для собственной фотопроводимости полупроводника при 
эВ, 
нм. Это соответствует жёлтому свету. Видимый и ультрафиолетовый свет может вызвать фотопроводимость не только полупроводников, но и диэлектриков, у которых 
эВ.
У примесных полупроводников энергия активации проводимости 
эВ и 
м, что соответствует инфракрасной области спектра.
Зависимость фотопроводимости полупроводников от освещённости используется в фоторезисторах (фотосопротивлениях).
Характеристикой фотосопротивления является его световая чувствительность 
(мА / лм) – изменение силы тока при изменении светового потока на 1 лм. У фотосопротивлений световая чувствительность выше, чем у вакуумных фотоэлементов, основанных на внешнем фотоэффекте. Например, у фоторезистора CdSe световая чувствительность ~ 1200 мА/лм; она в 105 раз больше, чем у вакуумных фотоэлементов.
