光電子復(fù)習(xí)參考第4章-文庫吧資料
2025-05-19 01:33本頁面
【正文】 漂 移運動，弛豫時間較小，響應(yīng)速度快，頻率響應(yīng)時間 特性好。 光伏探測器是 結(jié)型 ，只有結(jié)區(qū)附近光產(chǎn)生光伏效應(yīng) . ② 光電導(dǎo)探測器 沒有 極性 ，工作必須外加 偏壓 。 ?i pn結(jié)光伏探測器的等效電路圖，并寫出光照下 pn結(jié)的電流方程，畫出其伏安特性曲線，并說明該曲線的特點，請說明利用光伏效應(yīng)制作的探測器有哪些，分別工作在伏安特性曲線圖中的那個區(qū)域？ 167。 假定： * 光生電子 空穴對在 pn結(jié)的 結(jié)區(qū) 耗盡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生。 iE 如果用理想電流表接通 pn結(jié)，則有電流通過，稱為短路光電流： （ pn結(jié)的零偏電阻） 如圖所示為 pn結(jié)的 伏安特性曲線與光電二 極管的伏安特性曲線。此時，用電壓表就能量出 p 區(qū)正， n 區(qū)負的開路電壓。 一旦電子進入 pn 結(jié)，就立刻被內(nèi)電場 掃向 n 區(qū)。 因光生空穴對 p 區(qū)空穴濃度影響小，光生電子對 p 區(qū)電子濃度的影響大，則從 p 區(qū)表面向 p 區(qū)內(nèi)自然形成電子擴散趨勢。 rVV ?0 * 無光照的 PN 結(jié)伏安特性曲線： 在無光照時， pn 結(jié)的伏安特性為： 式中： 暗電流， 反向飽和電流， u 結(jié)端偏置電壓， e 電子電荷量， 波爾茲曼常數(shù)， T 絕對溫度。 )( 0 VVe ?* 在反偏狀態(tài)下： 當 pn結(jié)反向偏置時，施加的電壓方向與自建電場的方向 相同，勢壘高度增 加 ( )，空 間電荷區(qū)增寬。 pe nn ?ep nn ?* 在正偏狀態(tài)下： 由于耗盡區(qū)的電阻遠比體電阻大，外加電壓 V幾乎全部降 落在耗盡層上，勢壘高度降低到 ，空間電荷變窄。 此時沒有靜電流流過 pn結(jié)。 在內(nèi)建電場作用下 ,載流子出現(xiàn)漂移運動，電子由 p到 n區(qū)，空穴由 n到 p區(qū) 。 本節(jié)主要討論 pn 結(jié)的光伏效應(yīng)的原理。 實現(xiàn)光伏效應(yīng)需要有 內(nèi)部電勢壘 ，當照射光激發(fā)出電子空穴對時，電勢壘的內(nèi)建電場將把電子 — 空穴對分開，從而在勢壘兩側(cè)形成電荷堆積，形成光生伏特效應(yīng)。 )(2 ppnnLVeN iM ???? ????nnn LVLVM ?? ???2ntnnt ??探測器：光導(dǎo)管或光敏電阻 （結(jié)合 pn結(jié)圖示說明）？請畫圖說明短路光電流是如何產(chǎn)生的？并推導(dǎo)出其數(shù)學(xué)表達式。 對 n型半導(dǎo)體： ——電子在外電場作用下，渡越半導(dǎo)體長度 L 所 花費的時間，稱為渡越時間。 所以，本征光電導(dǎo)為： 其中： eN光輻射每秒鐘激發(fā)的電荷量 由于光電導(dǎo)的增益 ΔG ，使外回路產(chǎn)生電流增益 Δi ： 式中 V是外電壓 。 )/()/(22svcmVLEsvcmVLEpppnnn????????????)( LVE?n? p? 因為載流子的漂移運動效果用半導(dǎo)體的電導(dǎo)率描述，所以：定義半導(dǎo)體的電導(dǎo)率： 半導(dǎo)體的截面積是 A，則其電導(dǎo) G（熱平衡暗電導(dǎo)）為： 所以半導(dǎo)體的暗電阻為： 若入射光波長滿足如下條件： 本征半導(dǎo)體 摻雜半導(dǎo)體 pn epen ??? ??))(( 1??? cm)( 1??? LAG ? )1( GR?)(??? ALALR d ?? )1(???)()( mevEgc ??? ?? )()( mevE ic ??? ?? 則光子在半導(dǎo)體中激發(fā)出新的載流子 (電子和空穴 ). 即在原來熱平衡載流子濃度值上，增加了 Δn 、 Δp, 稱其為非平衡載流子，亦稱為 光生載流子 。 在熱平衡條件下，單位時間內(nèi)： 熱生載流子產(chǎn)生數(shù)目 ===因復(fù)合而消失的數(shù)目 因此，在熱平衡下，導(dǎo)帶和價帶維持著一定數(shù)目的電子和空 穴濃度，它們的平均壽命分別表示為： 和 。 * 金屬導(dǎo)電 ： 由于金屬原子形成晶體時，產(chǎn)生大量的自由電子， 自由電子的濃度 n==常數(shù)，不受外界因素影響。 如用波長表示，則為： chE ?? ? ??c?cEhc ????? 因為： ， 產(chǎn)生光電發(fā)射的入射光截止波長 （普朗克常數(shù)） 所以： 可見： 小的發(fā)射體，需要 大的光輻射產(chǎn)生光電發(fā)射； 大的發(fā)射體，需要 小的光輻射產(chǎn)生光電發(fā)射。 ?E?h④ 光電子發(fā)射效應(yīng)
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