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半導(dǎo)體的光電效應(yīng)

作者：佚名文章來(lái)源：本站原創(chuàng) 點(diǎn)擊數(shù)：更新時(shí)間：2016/11/3

    半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)是指如下情況：光照射到半導(dǎo)體的P-N結(jié)上，若光子能量足夠大，則半導(dǎo)體材料中價(jià)帶的電子吸收光子的能量，從價(jià)帶越過(guò)禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子，在價(jià)帶中出現(xiàn)光空穴，即光電子．空穴對(duì)，它們總起來(lái)又稱作光生載流子．
    光生載流子在外加負(fù)偏壓和內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，在外電路中出現(xiàn)光電流，如圖3-38(a)所示．從而在電阻R上有信號(hào)電壓輸出．這樣，就實(shí)現(xiàn)了輸出電壓跟隨輸入光信號(hào)變化的光電轉(zhuǎn)換作用．所謂負(fù)偏壓是指P接負(fù)，N接正。
    圖3-38（b）是P-N結(jié)及其附近的能帶分布圖。要注意的是能帶的高、低是以電子（負(fù)荷）的電位能為根據(jù)的，電位越負(fù)能帶越高．
    由圖可見(jiàn)，外加負(fù)偏壓產(chǎn)生的電場(chǎng)方向與內(nèi)建電場(chǎng)方向一致，有利于耗盡層的加寬（耗盡層寬的優(yōu)點(diǎn)，將在后面介紹）．由前面的討論還可看出：
    由于光子的能量為hf，半導(dǎo)體光電材料的禁帶寬度為Eg，那么，當(dāng)光照射在某種材料制成的半導(dǎo)體光電二極管上時(shí)，若有光電子-空穴對(duì)產(chǎn)生，顯然，必須滿足如下關(guān)系，即
                                    hf≥Eg
    或?qū)憺?/TD>

由于

故，將f換為波長(zhǎng)，則

這就是說(shuō)，只有波長(zhǎng)λ<λc的入射光，才能使這種材料產(chǎn)生光生載流子，故λc稱為截止波長(zhǎng)；對(duì)應(yīng)的頻率稱為截止頻率fc．

圖3 -38半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng) 還應(yīng)指出，若仔細(xì)來(lái)說(shuō)，上面討論的光電效應(yīng)，在P-N結(jié)區(qū)實(shí)際存在兩個(gè)過(guò)程：一是光子被材料吸收，產(chǎn)生光電子-空穴對(duì)；另一則是所產(chǎn)生的光電子．空穴對(duì)又可能被復(fù)合掉．

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半導(dǎo)體的光電效應(yīng)

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