Собственное поглощение света

Генерация носителей заряда в полупроводнике возможна в результате какого-либо внешнего воздействия, например при поглощении оптического излучения.

Квант или фотон оптического излучения обладает энергией Е_фот и импульсом р_фот:

.

где n_фот и l_фот – частота и длина волны света соответственно.

Если энергия фотона, падающего на полупроводник

Ефот >Еg,

то электрон валентной зоны может поглотить его. При этом он получает энергию достаточную для перехода в зону проводимости. Такое поглощение света является собственным и n₀ = p_0. Появляющиеся носители заряда получили название неравновесных.

Интенсивность света, распространяющегося в полупроводнике уменьшается согласно закона Бугера:

где I₀ – интенсивность света на поверхности полупроводника, I – интенсивность света в полупроводнике после прохождения расстояния х, a - коэффициент поглощения. Эта величина обратная длине пути, при котором интенсивность света I уменьшается в е раз, т.е. в 2.73 раза. Коэффициент поглощения a является характеристикой среды, в данном случае полупроводника. Он зависит от длины волны света. Его зависимость от энергии падающего кванта света a(hn_фот) или длины волны света a(l_фот) называется спектром поглощения.

Так при

hn_фот - E_g » 0,01 эВ

a_с » 10³ см^-1 и свет практически полностью поглощается на глубине 2 мкм от поверхности полупроводника.