【文章內(nèi)容簡介】 知識 載流子的分布 導(dǎo)帶中電子的濃度 價帶中空穴的濃度 用費米能級 Ef描述： 本征半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體 總 結(jié)： 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 能帶理論 熱平衡狀態(tài)下的載流子 半導(dǎo)體對光的吸收 非平衡狀態(tài)下的載流子 載流子的擴散與漂移 1．吸收定律 Φ(x)=Φ0(1－ r)eαx α=4πμ/λ 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 本征吸收 半導(dǎo)體對光的吸收 非本征吸收 本征吸收： 光子能量足夠大，價帶中的電子能激發(fā)到導(dǎo)帶 gg EchEhv ???或? ?gg0 ?? EEhc ??－截止波長 (a)本征半導(dǎo)體； (b)N型半導(dǎo)體； (c) P型半導(dǎo)體 產(chǎn)生 電子－空穴 對 條件： 特點： 本征吸收： (a)本征半導(dǎo)體； (b)N型半導(dǎo)體； (c) P型半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體 和 雜質(zhì)半導(dǎo)體 內(nèi)部，都有可能發(fā)生 本征吸收 ?。?！ 特別注意： 非本征吸收： ? ? ? ?aa0dd0 EEhcEEhc???? ?????? ?? 或(a)本征半導(dǎo)體； (b)N型半導(dǎo)體； (c) P型半導(dǎo)體 光子能量不足以使價帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶 ，包括雜質(zhì)吸收、 自由載流子吸收 、 激子吸收 、 晶格吸收 雜質(zhì)吸收： N型半導(dǎo)體 施主束縛電子 ?導(dǎo)帶 P型半導(dǎo)體 受主束縛空穴 ?價帶 本征吸收 電子 －空穴 對 雜質(zhì)吸收 ? ?gg0 ?? EEhc ??本征吸收 雜質(zhì)吸收 0? 波長增大 ? ? ? ?aa0dd0 EEhcEEhc?????????? ?? 或本征吸收與非本征吸收比較： 電子 或 空穴 本征吸收與非本征吸收比較： 本征吸收 雜質(zhì)吸收 0? 波長增大 本征吸收 雜質(zhì)吸收 0? 波長增大 0??0????? 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 能帶理論 熱平衡狀態(tài)下的載流子 半導(dǎo)體對光的吸收 非平衡狀態(tài)下的載流子 載流子的擴散與漂移 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 1． 非平衡載流子的注入和復(fù)合 2. 非平衡載流子的壽命 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 1．非平衡載流子的注入和復(fù)合 非平衡載流子 （過剩載流子） 光生載流子 熱生載流子 1．非平衡載流子的注入和復(fù)合 產(chǎn)生： 復(fù)合： －－使非平衡載流子濃度增加的運動 －－使非平衡載流子濃度減小的運動 壽命？？？ 光生載流子的平均生存時間稱為光生載流子的壽命，用 τc表示。 以 N型為例， 少子的壽命？？？ 0c0d ( )d ( )t p ttpt????????? 以 N型為例，計算弱注入條件下 少子的壽命 復(fù)合率： R r n p?（熱）產(chǎn)生率： 0 0 0 0G R r n p??r為復(fù)合系數(shù) 熱平衡時 為什么？？？ 以 N型為例，計算弱注入條件下 少子的壽命 光生電子－空穴對的直接復(fù)合率可用材料中少子的變化率表示為 ? ? ? ?00 0 0 0d ( ) d ( )dd( ) ( )p t p tGRttr n p r n n t p p t?? ? ?? ? ? ? ? ? ?0d Δ ( )Δ ( )dptr n p tt??弱注入 Δn(t) =Δp(t) n0 以 N型為例，計算弱注入條件下 少子的壽命 0d Δ ( ) Δ ( )dpt r n p tt??0Δ () Δ ( 0 )e r n tp t p ??0c0d ( )d ( )t p ttpt?????????c01 ( )/ r n? ?弱注入條件下，載流子壽命與熱平衡時多子電子的濃度成反比，并且在 一定溫度 下是一個常數(shù)。 表明： 2. 非平衡載流子的壽命 ① 表征復(fù)合的強弱 ② τ c決定線性光電導(dǎo)探測器的時間特性 ③ τ c的大小與材料的微觀復(fù)合結(jié)構(gòu)、摻雜及缺陷 等因素有關(guān)。 τ c的物理意義： c01 ( )/ r n? ?τ c的適應(yīng)條件： －－ 本征吸收和雜質(zhì)吸收， 弱注入 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 能帶理論 熱平衡狀態(tài)下的載流子 半導(dǎo)體對光的吸收 非平衡狀態(tài)下的載流子 載流子的擴散與漂移 載流子的擴散與漂移 1．擴散 2．漂移 載流子因濃度不均勻而發(fā)生的定向運動稱為擴散。 擴散系數(shù) D和 擴散長度 L 載流子受電場作用所發(fā)生的運動稱為漂移。 電子遷移率 μ 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 2．漂移 載流子受電場作用所發(fā)生的運動稱為漂移。 電子遷移率 μ ppep???nnen???電子電流： 空穴電流： 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 第 01章 光輻射探測的理論基礎(chǔ) 輻射度量學(xué)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ) 光電探測器概述 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 光電探測器概述 ???????????????????????????高萊氣動型熱探測器熱釋電探測器測輻射熱計熱電偶和熱電堆熱探測器光子牽引探測器光電子發(fā)射探測器光伏探測器光電導(dǎo)探測器光子探測器光電探測器光電效應(yīng) 光熱效應(yīng) 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 光電探測器概述 光輻射 非傳導(dǎo)電子 傳導(dǎo)電子 光輻射 電信號 (廣義 ) 光電探測器 : 思 考？ 與 光電探測器 分類方法 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 光電探測器概述 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) 光探測器的噪聲 光探測器的性能參數(shù) 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) 光電效應(yīng)： 光電導(dǎo)效應(yīng)、光伏效應(yīng)、光電子發(fā)射效應(yīng) 、光子牽引效應(yīng)和光磁電效應(yīng) 利用光電效應(yīng)制成的光電探測器稱為光子探測器 ，如光電導(dǎo)探測器、光伏探測器、光電子發(fā)射探測器等。 光電探測器概述 光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) 當半導(dǎo)體材料受光照時，由于對光子的吸收引起載流子濃度的變化，因而導(dǎo)致材料電導(dǎo)率變化，這種現(xiàn)象稱為 光電導(dǎo)效應(yīng) 。 非本征光電導(dǎo)效應(yīng) 本征光電導(dǎo)效應(yīng) 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) (雜質(zhì)光電導(dǎo)效應(yīng) ) －－雜質(zhì)吸收 －－本征吸收 本征光電導(dǎo) )( p0n0d ??? pne ??? ? ? ? ][ p0n0 ??? ppnne ??????? ?d n pe np? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?暗電導(dǎo)率： 亮電導(dǎo)率： 光電導(dǎo)率： 光電導(dǎo)率的相對值： p0n0pnd ??????pnpn??????00d)1(pbnnb??????? 本征光電導(dǎo) 光電導(dǎo)率的相對值： p0n0pnd ??????pnpn??????00d)1(pbnnb???????要制成（相對）光電導(dǎo)高的器件，應(yīng)該使 n0和p0有較小數(shù)值。因此，光電導(dǎo)器件一般是由 高阻材料 制成或者在 低溫下 使用。 本征光電導(dǎo) ? ?d n pe np? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?光電導(dǎo)率： 非本征光電導(dǎo) 光電導(dǎo)率： ? ? ? ?? ? ? ?n d np d peNePnp? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?型型光電科學(xué)與工程學(xué)院 College Of Optoelectric Science and Engineering 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) N P PN結(jié) 光 一塊半導(dǎo)體， P區(qū)與 N區(qū)的交界面稱為 PN結(jié)。 PN結(jié)