Фотопроводимость полупроводников

Электрическая проводимость полупроводников, возбужденная излучением, называется фотопроводимостью.

Фотопроводимость обусловлена внутренним фотоэффектом, когда в полупроводнике под влиянием света образуются дополнительные неравновесные носители заряда. Общая электрическая проводимость полупроводника в этом случае определяется соотношением

где - темновая удельная электрическая проводимость; - удельная электрическая фотопроводимость.

На рисунке 2.35 а) показана схема образования электрона фотопроводимости и дырки у собственного полупроводника. Фотон с энергией , переводит электрон из валентной зоны в зону проводимости. При этом образуется пара – электрон в зона проводимости и дырка в валентной зоне. Они участвуют в создании собственной фотопроводимости полупроводника

 

Здесь n_0с- число пар неравновесных носителей – электронов и дырок, генерируемых светом в единице объема полупроводника за 1 с; - средние времена жизни этих носителей.

На рисунке 2.35 б) и в) показано, как создаются носители заряда под действием света в примесных донорных (б) и акцепторных (в) полупроводниках. 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 уровень.

Требование для энергии фотона означает, что существует красная граница внутреннего фотоэффекта, определяемая условием

Фотопроводимость у собственных полупроводников вызывают видимый и ультрафиолетовый свет, инфракрасное излучение приводит к появлению фотопроводимости у примесных полупроводников.

На внутреннем фотоэффекте основано действие фотосопротивлений. Количество образующихся в них носителей заряда пропорционально падающему световому потоку. Фотосопротивления из CdS (видимая область спектра), PbS, PbSe, PbTe (инфракрасная область) имеют светочувствительность на порядки больше, чем у вакуумных фотоэлементов, и применяются в качестве детекторов соответствующего излучения.