Фоточувствительность. Фототок. Усиление фототока


 

Величина светового приращения фотопроводимости освещенного полупроводника равна (п.8.10):

(8.29)

Это выражение показывает зависимость фотопроводимости от интенсивности потоков фотонов Nq или от светового потока Ф (Nq= ).

Зависимость (8.29) линейная, если и не зависят от Nq.

В случае квадратичной рекомбинации = = = и фотопроводимость ~ , отношение фотопроводимости и светового потока: = (8.30)

называется фоточувствительностью полупроводникового материала.

Здесь через без индекса обозначены квантовый выход, подвижность и время жизни основных носителей заряда (например, электронов), а через b- относительный выход неосновных носителей в фотопроводимость (b= ).

Параметры RФ, -характеризуют взаимодействие излучения с материалом и изменение их величины при изменении длины волны излучения определяет спектральнуюзависимость фотопроводимости.

Параметры и характеризуют взаимодействие носителей заряда с решёткой полупроводника, а произведение определяют величину фоточувствительности материала. Так как подвижность не очень сильно различается у различных материалов, то фундаментальным параметром, определяющим величину фоточувствительности, следовательно, и фотопроводимости, является время жизни носителей .

У различных полупроводников ~1011 1019 см-3, и соответственно ~104 10-13 с. Высокочувствительным считаются полупроводники, для которых 10-4с.

Если включить полупроводниковый фотоприемник в электрическую цепь и подать внешнее напряжение U в отсутствии освещения, то потечет ток, называемый темновым. Величина темнового тока определяется напряжением U и сопротивлением фотоприемника RT согласно закону Ома (I=U/RT). При освещении фотоприемника ток в цепи меняется, поскольку изменяется его проводимость.

Разность токов при наличии и в отсутствии освещения, называется фототоком. Фототок в цепи зависит от интенсивности освещения полупроводника, от приложенного напряжения U, размера контактов, длины полупроводника и способа освещения – в продольном и поперечном направлении по отношению к направлению электрического поля.

В однородном полупроводнике фототок равен: IФ=eGKФ, (8.31)

где G=gV – полная генерация; g – скорость фотогенерации носителей в единице объема, V – объем освещенного полупроводника, коэффициент усиления: KФn/tnр/tр (8.32)

 

tn и tp – времени пролета электронов и дырок между контактами. При длине образца d и напряжении U: tn=d2/(μnU), tp=d2/(μpU), тогда KФ=(τnμnpμp)U/d2, и фототок: IФ=egV(τnμnpμp)U/d2. (8.33)

Физический смысл коэффициента усиления заключается в том, что созданная светом фотопроводимость в полупроводнике сохраняется до тех пор, пока избыточные носители не рекомбинируют в объеме или не уйдут из него через контакты во внешнюю цепь.

Качество фотоприемника оценивают его добротностью: Q=KФΔf, (8.34)

где Δf – полоса пропускания, определяемая временем релаксации фотопроводимости. Оптимизация параметров фотоприемников означает максимизацию их добротности.

 



Дата добавления: 2016-11-26; просмотров: 3752;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.007 сек.