|
Участвующие в электропроводности полупроводника свободные носители находятся в термодинамическом равновесии с решёткой, обеспечиваемом термическими процессами. Они равновесны, а соответствующая проводимость также равновесная. Но носители могут появляться и по другим причинам. В частности, в связи с оптическим поглощением. Эти носители уже по своему смыслу неравновесные.
При поглощении фотона электрон-дырочная пара получает избыточную энергию и квазиимпульс. Равновесное распределение носителей устанавливается за время меньшее времени нахождения в соответствующих зонах. Поэтому они успевают «термализоваться». Тогда полная электропроводность полупроводника
где n0 и p0 - равновесные концентрации носителей, Dn и Dp - неравновесные их концентрации. Т.о. фотопроводимость
При энергии фотона hn³DW концентрация носителей пропорциональна скорости их оптической генерации g=aY(l)Nф, где Nф - поток фотонов, проникающих через поверхность внутрь полупроводника, см-2с-1; Y(l) - квантовый выход фотоионизации (число электрон-дырочных пар, образуемых одним фотоном).
Кроме генерации носителей засветка вызывает рекомбинацию их, причём с ростом неравновесной доли она усиливается. При стационарном облучении в конце концов устанавливается стационарная проводимость. Ей соответствуют стационарные значения:
Соответственно для фотопроводимости
Cлагаемые в различаются по величине, как и концентрации неравновесных носителей, подвижностей или времён жизни для электронов и дырок и реализуется монополярная фотопроводимость.
Внутри полупроводника интенсивность спадает как
Nф - поток на поверхность полупроводника; r(l) - спектральный коэффициент отражения. Объёмная скорость генерации носителей в плоскости на расстоянии x от освещённой поверхности
Скорость генерации на поверхности
У края собственного поглощения Y(l) может быть меньше 1, что связано, по всей видимости, с экситонным поглощением. Но у ряда материалов (например, Si,Ge) у края Y(l)»1. При отдалении он увеличивается и может быть существенно больше1. Это обусловлено дополнительной генерацией носителей за сёт ударной ионизации. У Ge, когда hn»DW, у при hn»3DW.
Если a мал, то пластинка тонкая и ad<<1, тогда g¹g(x). Но это допустимо при генерации носителей с примесных уровней. Излучение почти полностью проникает с тыльной поверхности и отражается от неё. С учётом этого в (2-8) добавится мнофитель Скорость генерации примесных носителей для таких пластинок будет В случае собственного поглощения a велико и ad>>1. Излучение при этом почти полностью поглощается в приповерхностной области полупроводника.
На рис.20 представлена спектральная зависимость собственной фотопроводимости. Проявление некоторой фоточувствительности при hn<DW объясняется силовыми колебаниями кристаллической решётки, которые определяются флуктуациями энергии электронов и значения DW. Спад зависимости объясняется малыми временами жизни соответствующих носителей в приповерхностных слоя, где поглощение hn>DW. Скорость рекомбинации здесь велика за счёт поверхностной рекомбинации и большой концентрации носителей. Кроме того у поверхности мала эффективная подвижность, т.к. им препятствуют многочисленные дефекты структуры.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 78 | Нарушение авторских прав