Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Домішкові поглинання спостерігається в напівпровідниках, що містять домішкові атоми. Поглинання світла обумовлено збудженням домішкових центрів або їх іонізацією. Наприклад, в напівпровіднику n-типу електрони з донорних рівнів можуть бути порушені в зону провідності. Смуги примесного поглинання лежать за краєм власного поглинання напівпровідника, оскільки енергія іонізації домішкових рівнів менше, ніж енергія, необхідна для перекладу електронів з валентної зони в зону провідності.
Збільшення електропровідності напівпровідників під дією електромагнітного випромінювання називають фотопроводимостью напівпровідників. Фотопроводимость напівпровідників може бути пов'язана з властивостями як основної речовини, так і містяться в ньому домішок. У першому випадку при поглинанні фотонів, енергія яких дорівнює або більше ширини забороненої зони напівпровідника (h # 957; ≥ # 8710; Eg), можуть відбуватися перекидання електронів з валентної зони в зону провідності (рис. 9.13, а), що призведе до появи додаткових (нерівноважних) електронів (в зоні провідності) і дірок (в валентної зоні). В результаті виникає власна фотопровідність, обумовлена електронами і дірками.
1 - зона провідності, 2 - заборонена зона, 3 - валентна зона, 4 - домішкові рівні
Якщо напівпровідник містить домішки, то фотопровідність може виникати і при h # 957; <∆E: для полупроводников с донорной примесью фотон должен обладать энергией hν ≥ ∆ED. а для полупроводников с акцепторной примесью hν ≥ ∆EA. При поглощении света примесными центрами происходит переход электронов с донорных уровней в зону проводимости в случае полупроводника n-типа или из валентной зоны на акцепторные уровни в случае полупроводника р-типа (рис. 9.13, б). В результате возникает примесная фотопроводимость, являющаяся чисто электронной для полупроводников n-типа и чисто дырочной для полупроводников р-типа.
З умови h # 957; = Hc / # 955; можна визначити червону межу фотопроводимости - максимальну довжину хвилі, при якій ще фотопровідність збуджується:
- для власних напівпровідників # 955; 0 = hc / # 8710; Еg
- для домішкових напівпровідників # 955; 0 = hc / # 8710; Eп,
де # 8710; Eп - в загальному випадку енергія активації домішкових атомів).
З огляду на значення # 8710; Eg і # 8710; Eп для конкретних напівпровідників, можна показати, що червона межа фотопровідності для власних напівпровідників припадає на видиму область спектра, для домішкових ж напівпровідників - на інфрачервону.
Теплове або електромагнітне збудження електронів і дірок може і не супроводжуватися збільшенням електропровідності. Одним з таких механізмів може бути механізм виникнення екситонів. Екситони є квазічастинки - електрично нейтральні зв'язані стани електрона і дірки, що утворюються в разі порушення з енергією, меншою ширини забороненої зони. Рівні енергії екситонів розташовуються у дна зони провідності. Так як екситон електрично нейтральні, то їх виникнення в напівпровіднику не приводить до появи додаткових носіїв струму, внаслідок чого екситонів поглинання світла не супроводжується збільшенням фотопровідності.
Ефект Дембера - у фізиці твердого тіла гальванооптіческій ефект, що складається у виникненні електричного поля і ЕРС в однорідному напівпровіднику при його нерівномірному освітленні. - у фізиці напівпровідників це явище, яке перешкоджає розшарування електронного та діркового "хмар" при внесенні до напівпровідник домішки
Ефект Дембера полягає у виникненні ЕРС в однорідному напівпровіднику при його нерівномірному освітленні.
ЕРС виникає за рахунок різниці концентрацій нових носіїв заряду, які з'явилися в результаті освітлення. Знову виникли електрони і дірки дифундують з області більш освітлюється в більш затемнену. Дифузія для електронів і дірок має різні значення. Таким чином, електрони швидше поширюються від освітленого місця. Виникає ЕРС, спрямована від освітленої ділянки напівпровідника до затемненому.
Величина ЕРС визначається формулою.
де - коефіцієнт дифузії електронів, - коефіцієнт дифузії дірок, - рухливість електронів, - рухливість дірок.