forța electromotoare care apare într-un semiconductor atunci când absoarbe radiația electromagnetică (fotoni). Apariție F. (efect fotovoltaic) datorită separării spațiale a purtătorilor de sarcină generate de radiații (photocarriers). Separarea se produce photocarriers în procesul de difuzie și derivă în câmpurile electrice și magnetice datorită generării neuniforme, neomogenitate a cristalului unui câmp magnetic extern, compresia uniaxiale și altele.
Volumul F. într-un semiconductor uniform datorită generării inegale de photocarriers în ea, numită difuzie, sau emf Dember. Când lumina neuniformă semiconductor iradiat sau absorbit puternic (și decolorare rapidă în interiorul cristalului) concentrația de emisie a photocarriers mari în apropierea feței iradiate și mici sau zero în zonele întunecate. Photocarriers difuza din fețele expuse în regiunea în care concentrația lor este mai mică, iar dacă mobilitatea electronilor de conducție și găuri variază în volum se produce spațiu încărcat semiconductor între zonele luminoase și întunecate și - Dember photovoltage. Valoarea acestei funcții între două puncte ale semiconductorului 1 și 2 poate fi calculată din formula:
unde k - constanta Boltzmann, iar e - este sarcina electronului, T - temperatura, si ¡JE μd - electroni și gaura mobilitățile, σ1 și conductivitatea σ2- la punctele 1 și 2. Photovoltage Dember la o intensitate de iluminare dat este mai mare, cu atât mai mare diferența în mobilitățile electronilor și găurile și conductivitatea electrică inferioară a semiconductorului în întuneric. Radiația generate în miezul semiconductor taxa numai operatorii de transport, nu creează photovoltage Dember, deoarece, în acest caz, FME în volum este compensată prin egală cu ea în mărime și în semn opus forței electromotoare generat la contactul cu electrodul semiconductor. Puterea fotoelectrică Dember în semiconductorii obișnuiți este mică și nu are aplicații practice.
Gated (barieră) F. apare în compoziția chimică eterogene sau semiconductori nedopată cu impurități, precum și contactul semiconductoare cu metal. În neomogenitatea câmp în semiconductor există un câmp electric intern care accelerează radiațiile generate și încetinește transportatorii nonbasic de bază de sarcină de neechilibru. Ca rezultat, fotocarierii diferitelor semne sunt separați spațial. Separarea electronilor și găurile câmpul intern este eficient atunci când neuniformitatea nu este prea netedă, astfel încât o lungime de ordinul lungimii de difuzie a diferenței purtători minoritari între potențialele chimice (A se vedea. Potențialul chimic) decât kT / e (la temperatura camerei kT / e = 0025 eV). Gated AF poate să apară în semiconductor de lumina, generatoare de electroni și găuri, sau în cazul în care numai purtătorilor minoritari. Pentru aplicații practice, gate deosebit de importante F. apare în tranziția electron-gol (A se vedea. O joncțiune electron-gol) sau heterojoncțiunea semiconductor (A se vedea. Heterojoncțiune semiconductor). Este utilizat în dispozitive fotoelectronice (celule fotovoltaice, celule solare). Valoarea supapei de închidere arată, de asemenea, neomogenități slabe în materialele semiconductoare (a se vedea materialele semiconductoare).
AF poate avea loc, de asemenea, într-un semiconductor omogen în timp ce comprimarea uniaxială și a luminii (efect photopiezoelectric). pe fețele perpendiculare pe direcția de compresie Ea apare, magnitudinea și semnul său depinde de compresie și direcția de iluminare în raport cu axele de cristal. F. este proporțională cu presiunea și intensitatea radiației. F. În acest caz, datorită anizotropiei coeficientului de difuzie al photocarriers cauzate de deformarea uniaxial a cristalului. Când compresia neuniforma și o iluminare simultană a semiconductorului poate fi cauzată de F. diferite în diferite părți ale schimbării de cristal decalajul banda de presiune (Thin-efect).
Semiconductor plasat într-un câmp magnetic și iluminat absoarbe puternic lumina, astfel încât gradientul de concentrație a photocarriers (și fluxul lor de difuzie) are loc în direcția perpendiculară pe câmpul magnetic, electroni și goluri sunt separate datorită domeniului lor de deflexie magnetică în direcții opuse (vezi Kikoin -. Noskova (vezi efectul Kikoina - Noskov)).
Bufnițe. fizician BI Davydov (1937) a stabilit că AF poate să apară atunci când generează doar purtători majoritari (electroni sau prin absorbția radiației conducție), în cazul în care energia photocarriers este semnificativ diferită de energia al. purtătorilor de sarcină. De obicei, o astfel de feroelectrică apare în semiconductoare pure cu mobilitate ridicată a electronilor la temperaturi foarte scăzute. În acest caz, tranziția de fază se datorează dependenței mobilității și coeficientului de difuzie a electronilor de energia lor. Acest tip de fonon are o valoare apreciabilă în InSb de tip n, răcit la temperatura heliului lichid.
Când radiația este absorbită de purtători de sarcină liberi în semiconductor, împreună cu energia fotonilor, impulsul lor este absorbit. Ca rezultat, electronii dobândesc mișcare direcționată față de rețeaua cristalină, iar presiunea ușoară apare pe fețele cristalului perpendicular pe fluxul de radiație. Este mic, dar în același timp, inerția (aproximativ 10-11 sec) este de asemenea foarte mică. F. Presiunea ușoară este utilizată în receptoarele de radiație de mare viteză concepute pentru a măsura puterea și forma impulsurilor laser.
REFERINȚE Rybkin SM Fenomenele fotoelectrice în semiconductori, M. 1963; Tautz Jan, Fenomene foto și termoelectrice în semiconductori, trans. cu Cehia. M. 1962; Fotoconductie. Sat. Art. M. 1967.
Marea Enciclopedie Sovietică. - Enciclopedia Sovietică. 1969-1978.