【正文】 的半導(dǎo)體材料接觸而組成的結(jié)稱為 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 。 肖特基結(jié)是一種簡單的金屬與半導(dǎo)體的交界面，它與 PN結(jié)相似，具有非線性阻抗特性（整流特性）。 一 、 填空題： 價電子的運動狀態(tài)發(fā)生變化 ,使它躍遷到新的能級上的條件是 （ ） 、 （ ） 。 熱平衡時半導(dǎo)體中自由載流子濃度與兩個參數(shù)有關(guān)：一是在能帶中 （ ） ， 二是這些能態(tài)中 （ ） 。 半導(dǎo)體對光的吸收有 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 。半導(dǎo)體對光的吸收主要是 （ ） 。 二、選擇題 關(guān)于非平衡載流子 ， 錯誤的是 （ ） A、 光注入的方法可以產(chǎn)生非平衡載流子 B、 光電探測器主要是利用弱光注入來得到非平衡載流子的 C、 弱光注入是指產(chǎn)生的非平衡載流子的濃度大于熱平衡載 流子 （ 多子 ） 的濃度 D、光電探測器主要是利用強光注入來得到非平衡載流子的 三、簡答題： 摻雜對半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的影響是什么？ 為什么空穴的遷移率比電子的遷移率小？ 產(chǎn)生本征吸收的條件是什么？ 四、計算題 本征半導(dǎo)體材料 Ge在 297K下其禁帶寬度 Eg=(eV)，該材料制作的光電探測器的本征吸收截止波長是多少？ 當(dāng)光照射到物體上使物體 發(fā)射電子 、或 導(dǎo)電率發(fā)生變化 ，或 產(chǎn)生光電動勢 等，這種 因光照而引起物體電學(xué)特性的改變統(tǒng)稱為 光電效應(yīng) 。 本世紀(jì)最偉大的科學(xué)家之一愛因斯坦以他在 1905年發(fā)表的相對論而聞名于世，而他在 1925年獲得諾貝爾獎是由于他對發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)的貢獻。 外光電效應(yīng) —— 物體受到光照后向真空中發(fā)射電子的現(xiàn)象，也稱 光電發(fā)射效應(yīng) 。這種效應(yīng)多發(fā)生在金屬和金屬氧化物。 光電效應(yīng)分類： 內(nèi)光電效應(yīng) —— 物體受到光照后所產(chǎn)生的光電子只在物質(zhì)內(nèi)部運動而不會溢出物體外部的現(xiàn)象。這種效應(yīng)多發(fā)生在半導(dǎo)體內(nèi)。 內(nèi)光電效應(yīng)又分為 光電導(dǎo)效應(yīng) 和 光生伏特效應(yīng) 。 一、 光電導(dǎo)效應(yīng) ： 光照變化引起半導(dǎo)體材料電導(dǎo)變化的現(xiàn)象稱光電導(dǎo)效應(yīng)。 當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料時，材料吸收光子的能量，使非傳導(dǎo)態(tài)電子變?yōu)閭鲗?dǎo)態(tài)電子，引起載流子濃度增大，因而導(dǎo)致材料電導(dǎo)率增大。 半導(dǎo)體無光照時為 暗態(tài) ，此時材料具有 暗電導(dǎo) ；有光照時為 亮態(tài) ，此時具有 亮電導(dǎo) 。如果給半導(dǎo)體材料外加電壓，通過的電流有 暗電流與亮電流 之分。亮電導(dǎo)與暗電導(dǎo)之差稱為 光電導(dǎo) ，亮電流與暗電流之差稱為 光電流 。 光電導(dǎo)體的靈敏度 在一定條件下，單位照度所引起的光電流稱為靈敏度。 由于各種器件使用的范圍及條件不一致，因此靈敏度有各種不同的表示法。 光電導(dǎo)體的靈敏度表示在一定光強下光電導(dǎo)的強弱。 光電導(dǎo)體的靈敏度與電極間距的平方成反比 。 光電導(dǎo)的大小與照射光的波長有密切關(guān)系。所以首先確定光譜分布，才能光電導(dǎo)來比較不同波長的光強。 光電導(dǎo)的光譜分布 光電導(dǎo)材料從光照開始到獲得穩(wěn)定的光電流是要經(jīng)過一定時間的。同樣光照停止后光電流也是逐漸消失的。這些現(xiàn)象稱為 弛豫過程或惰性 。 對光電導(dǎo)體受矩形脈沖光照時，常有上升時間常數(shù) τr 和下降時間常數(shù)τf 來描述弛豫過程的長短。 τr表示 光生載流子濃度 從零增長到穩(wěn)態(tài)值 63%時所需的時間， τf表示從停光前穩(wěn)態(tài)值衰減到 37%時所需的時間。 矩形脈沖光照弛豫過程圖 光電導(dǎo)弛豫 二、光生伏特效應(yīng) ： 簡稱為光伏效應(yīng)， 指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬組合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。 當(dāng)光照均勻半導(dǎo)體一部分時，由于光生載流子的濃度梯度不同而引起載流子的擴散運動，但電子和空穴的遷移率不同而導(dǎo)致兩種載流子分開，從而出現(xiàn)光生電勢，這種現(xiàn)象稱為丹倍效應(yīng)。 ⑴ 熱平衡態(tài)下的 PN結(jié) 在熱平衡條件下，結(jié)區(qū)有統(tǒng)一的 EF；在遠(yuǎn)離結(jié)區(qū)的部位，EC、 EF、 Eν之間的關(guān)系與結(jié)形成前狀態(tài)相同。 勢壘效應(yīng) N型、 P型半導(dǎo)體單獨存在時， EFN與 EFP有一定差值。當(dāng) N型與 P型兩者緊密接觸時，電子要從費米能級高的一方向費米能級低的一方流動，空穴流動的方向相反。同時產(chǎn)生內(nèi)建電場，內(nèi)建電場方向為從 N區(qū)指向 P區(qū)。在內(nèi)建電場作用下， EFN將連同整個 N區(qū)能帶一起下移， EFP將連同整個 P區(qū)能帶一起上移，直至將費米能級拉平為 EFN=EFP，載流子停止流動為止。在結(jié)區(qū)這時導(dǎo)帶與價帶則發(fā)生相應(yīng)的彎曲，形成勢壘。勢壘高度等于 N型、 P型半導(dǎo)體單獨存在時費米能級之差。 ⑵ 光照下的 PN結(jié) 當(dāng) PN結(jié)受光照時，因 P區(qū)產(chǎn)生的光生空穴， N區(qū)產(chǎn)生的光生電子屬多子，都被勢壘阻擋而不能過結(jié)。只有 P區(qū)的光生電子和 N區(qū)的光生空穴和結(jié)區(qū)的電子空穴對（少子）擴散到結(jié)電場附近時能在內(nèi)建電場作用下漂移過結(jié)。光生電子被拉向 N區(qū)，光生空穴被拉向 P區(qū)，即電子空穴對被內(nèi)建電場分離。這導(dǎo)致在 N區(qū)邊界附近有光生電子積累，在 P區(qū)邊界附近有光生空穴積累。它們產(chǎn)生一個與熱平衡 PN結(jié)的內(nèi)建電場方向相反的 光生電場 ， 其方向由 P區(qū)指向 N區(qū) 。 此電場使勢壘降低，其減小量即光生電勢差， P端正， N端負(fù)。 光磁電效應(yīng) 如果將均勻半導(dǎo)體放在與光傳播方向垂直的磁場中 ,當(dāng)半導(dǎo)體受光照射產(chǎn)生丹倍效應(yīng)時 ,則將有洛倫茲力作用于擴散的電子和空穴 ,使它們向垂直于擴散方向的不同方向偏轉(zhuǎn)。這種用外加磁場使得光生電子和空穴分開的光生伏特效應(yīng)稱為光磁電效應(yīng)。 光子牽引效應(yīng) 當(dāng)光子與半導(dǎo)體中的自由載流子作用時，光子把動量傳遞給自由載流子，自由載流子將順著光線傳播方向做相對于晶格的運動，結(jié)果，在開路情況下，半導(dǎo)體樣品兩端將產(chǎn)生電荷積累而形成電場，它阻止載流子繼續(xù)運動，這個現(xiàn)象被稱為光子牽引效應(yīng)。 三、 光電發(fā)射效應(yīng) ： 光敏物質(zhì)吸收光子后被激發(fā)的電子能 溢出 光敏物質(zhì)的表面，并且在外電場的作用下形成光電子流。 也稱斯托列托夫定律。當(dāng)入射光線的 頻譜成分不變 時，光電陰極的飽和光電發(fā)射電流 IK與被陰極所吸收的光通量 φ K成正比。 也稱愛因斯坦定律。 發(fā)射出光電子的最大動能 隨入射光 頻率的增高而線性地增大，而與入射光的 光強 無關(guān)。 在入射光線頻譜范圍內(nèi)，光電陰極存在臨界波長，當(dāng)光波波長等于這個臨界波長時，電子剛剛能從陰極溢出。這個波長通常稱為光電發(fā)射的“紅限”，或稱為光電發(fā)射的閾波長。 一、概念題： 光電效應(yīng) 光電發(fā)射第一定律 光電發(fā)射第二定律 二、簡答題： 外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)的區(qū)別是什么？ 用 PN結(jié)簡圖表示出光生電壓的極性和光生電流的方向。 三、計算題 某種光電材料的逸出功為 1eV，試計算該材料的紅限波長。（普朗克常數(shù) h＝ 1034()，光速 C＝ 108(m/s)，電子電量 e＝ 1019庫侖） 一塊半導(dǎo)體樣品 ,有光照時電阻為 50Ω，無光照時為 5KΩ, 求樣品的光電導(dǎo)。 本征半導(dǎo)體材料 Ge在 297K下其禁帶寬度 Eg=(eV)，現(xiàn)將其摻入雜質(zhì) Hg，鍺摻入汞后其成為電離能 Ei=(eV)的非本征半導(dǎo)體。試計算本征半導(dǎo)體 Ge和非本征半導(dǎo)體鍺汞所制成的光電導(dǎo)探測器的截止波長。