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光电效应

发布日期:2017-12-13 08:57:01 【关闭】
摘要:半导体材料受光照射时,会产生光电效应。 下图是本征半导体能带简图。光入射到本征半导体材料后,处干满带中被束缚的电子吸收光子的能量,可由满带跃过禁带进入导带成为自由电子(如黑点所示),而在原来的满带中留下空穴(如圆圈所示)。光激发的电干-空穴对在外电场作用下同时参与导电。因此,当光入射到半导体材料后,能改变其导电性能,随着光强的增加,其导电性能变好,这种现象即光电导效应。具有光电导效应的半导体材料称为光电导体。光敏电阻就是用光电导体制成的器件。对杂质半导体材料制成的光电导体,光激发载流子主要是杂质起作用。

      半导体材料受光照射时,会产生光电效应。 下图是本征半导体能带简图。光入射到本征半导体材料后,处干满带中被束缚的电子吸收光子的能量,可由满带跃过禁带进入导带成为自由电子(如黑点所示),而在原来的满带中留下空穴(如圆圈所示)。光激发的电干-空穴对在外电场作用下同时参与导电。因此,当光入射到半导体材料后,能改变其导电性能,随着光强的增加,其导电性能变好,这种现象即光电导效应。具有光电导效应的半导体材料称为光电导体。光敏电阻就是用光电导体制成的器件。对杂质半导体材料制成的光电导体,光激发载流子主要是杂质起作用。

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本征半导体能带简图

      下图所示为一半导体PN结及其能带简图。在光照射下,若入射光子的能最大于禁带宽度,则PN结内会产生电子—空穴对。电子由满带被激发到挣带后,在满带中留下空穴,在内电场作用下自由电子流向N区,而空穴流向P区从而使PN结两端产生电位差,P端为正,N端为负。这种电位差是由入射光子激发而造成的,所以称为光生伏特效应。若在PN结两瑞外接负载电阻RL,则有光电流IΦ由P端经RL流到N端。利用光生伏特效应的器件有半导体光敏二极管、光敏三极管等。

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PN结及能带简图


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