Возникновение ЭДС в однородном полупроводнике при его освещении

Если однородный полупроводник осветить сильно поглощае­мым светом, то в его поверхностном слое, где происходит ос­новное поглощение света, возникнет избыточная концентрация электронов и дырок, которые будут диффундировать вглубь полупроводника (рис.4.3).

Коэффициент диффузии электронов обычно значительно больше

коэффициента диффузии дырок.

Рис. 4.3 Образование ЭДС Дембера

Поэтому при диффузии электроны опережают дырки, происхо­дит некоторое разделение зарядов — поверхность полупровод­ника приобретает положительный заряд, а объем заряжается отрицательно.

Таким образом, в полупроводнике при его осве­щении возникает электрическое поле и ЭДС, которую иногда называют ЭДС Дембера.

Возникшее электрическое поле будет тормозить электроны и ускорять дырки при их движении от по­верхности полупроводника, в результате чего через

некоторое время после начала освещения уста­новится динамическое равновесие.

Напряженность электрического по­ля Е, возникающую в полупроводнике при его освещении, можно найти, ис­пользуя уравнения для дрейфового и диффузионного тока с учетом того, что в установившемся состоянии динамического равновесия тока через полупроводник нет.

Тогда

0 = qnm_nE + qD_n grad n + qpm_pE – qD_P grad p (4.9)

При grad p = grad n

E = - grad n(p) (D_n - D_P) / (nm_n + pm_p) (4.10)

т. е. напряженность электрического поля пропорциональна возникающему при освещении полупроводника градиенту кон­центрации носителей заряда.