Физическая энциклопедия - фотоэдс

эдс, возникающая в полупроводнике при поглощении в нём Электромаги. излучения (фотовольтаический эффект). Ф. обусловлена пространств. разделением генерируемых излучением носителей заряда. При неравномерном освещении кристалла (или облучении его сильно поглощающимся и быстро затухающим в глубине излучением) концентрация носителей заряда велика вблизи облучаемой грани и мала в затемнённых участках.

Носители диффундируют от облучаемой грани и, если подвижности эл-нов проводимости и дырок неодинаковы, в объёме полупроводника возникает пространств. заряд (электрич. поле Е), а между освещённым и затемнённым участка ми диффузионная Ф. (рис. 1). Величина этой Ф. между двумя точками 1 и 2 полупроводника определяется формулой: ?1, 2=(kT/e)((mэ-mд)/(mэ+mд))ln(s1/s2), где е заряд эл-на, Т темп-ра, mэ и mдподвижности эл-нов и дырок, s1 и s2электропроводность в точках 1 и 2.

Диффузионная Ф. при данной интенсивности освещения тем больше, чем больше разница подвижностей эл-нов и дырок и чем меньше электропроводность полупроводника в темноте. Диффузионная Ф. в полупроводниках мала и практич. применения не имеет. Рис. 1. Возникновение диффузионной фотоэдс.

Вентильная (барьерная) Ф. возникает в неоднородных (по хим. составу или неоднородно легированных примесями) полупроводниках, а также у контакта полупроводник металл. В области неоднородности существует внутреннее электрическое поле, которое ускоряет генерируемые излучением неосновные неравновесные носители. В результате фотоносители разных знаков пространственно разделяются.

Вентильная Ф. может возникать под действием света, генерирующего эл-ны и дырки или хотя бы только неосновные носители. Особенно важна вентильная Ф., возникающая в р n-переходе и гетеропереходе. Она используется в фотовольтаических и солнечных элементах, по её величине обнаруживают слабые неоднородности в полупроводниковых материалах.

Ф. может возникать также в однородном полупроводнике при одновременном одноосном его сжатии и освещении (фотопьезоэлектрический эффект). Она появляется на гранях, перпендикулярных направлению сжатия, её величина и знак зависят от направления сжатия и освещения относительно кристаллографич. осей. Эта Ф. пропорц. давлению и интенсивности излучения.

В этом случае возникновение Ф. связано с анизотропией коэфф. диффузии фотоносителей, вызванной одноосной деформацией кристалла, а также неодинаковым в разных частях кристалла изменением ширины запрещённой зоны под действием давления (тензорезистивный эффект). Ф. возникает также в освещённом полупроводнике, помещённом в магн.

поле H так, что градиент концентрации носителей (и их диффузионные потоки Iд и Iэ) возникает в направлении, перпендикулярном Н ((см. КИКОИНА НОСКОВА ЭФФЕКТ), рис. 2). Рис. 2. Фотоэдс в случае эффекта Кикоина Носкова. Б. И. Давыдов (1937) установил, что Ф. может возникать и при генерации только осн. носителей (или при поглощении фотонов эл-нами проводимости), если энергия фотоносителей заметно отличается от энергии др. носителей. Такая Ф. возникает в чистых полупроводниках с высокой подвижностью эл-нов при очень низких темп-рах и обусловлена зависимостью подвижности и коэфф. диффузии эл-нов от их энергии. Ф. этого типа имеет заметную величину в InSb n-типа, охлаждённом до темп-ры жидкого гелия.

При поглощении излучения свободными носителями заряда в полупроводнике вместе с энергией фотонов поглощается их импульс. В результате фотоэлектроны приобретают направленное движение относительно кристаллич. решётки и на гранях кристалла, перпендикулярных потоку излучения, появляется Ф. светового давления. Она мала, но мала и её инерционность (=10-11c). Ф. светового давления используется в быстродействующих приёмниках излучений, предназначенных для измерения мощности и формы импульсов излучения лазеров. .