A fényelektromos hatás - a fizikai enciklopédia
Fényelektromos hatás (fotovoltaiche-nek hatás) - elektromos megjelenést. jelenlegi megvilágítás során a minta vagy dielektromos félvezető. tartalmazza egy zárt áramkört (fotoelektromos), vagy előfordulása EMF a megvilágított minta egy nyitott ext. lánc (pho-toeds). Kétféle F. e.
FE az első típus csak akkor fordul elő, amikor fénykeltő mobil töltéshordozók egyidejűleg mind jelek (elektronok és lyukak) és okozott elválasztása a vivőanyagok egy térben (kb F. e. A második típus cm. alább). Az elválasztást által okozott minden heterogenitása a minta (a szerepe heterogenitása a felület játszhat), vagy a világítási heterogenitása (a minta egy részét, vagy a fényabszorpció felületén a világítás). A megjelenés nem egyenletes megvilágítás EMF is kondicionált „fűtött” könnyű elektronokat. Ez a mechanizmus hasonló a „normál” termoelektromos. hatást (lásd. termoelektromos hatás), és fontos lehet, mint a interband abszorpciós, és amikor intraband.
F. e. kapcsolódó térbeli szétválasztása hordozók közé tartozik: 1) Dember hatás - akkor jelentkezik, ha egy nem-egyenletes megvilágítását a minta miatt a különbség együtthatóját. diffúziója elektronok és lyukak. Ez akkor is előfordulhat, ha az egyenletes megvilágítás különbségek miatt felületi rekombinációt sebességek szembenálló a minta (cm. Felületi Államok).
2) C o m o m n és az I (a r b r s e i n a) EMF - által képzett szétválasztása elektronok és lyukak Elektromos. mező az elektródák közelében a Schottky a fém - félvezető. területén p-n átmenet vagy heterojunction .A ábra. Az 1. ábra vázlatosan mutatja, a gőz elválasztása, amely akkor jelentkezik, amikor megvilágított p-n átmenetet. Hozzájárulás a jelenleg megengedett hordozóként, generált közvetlenül a p - n átmenet, és izgatott az elektród régiókban, és elérte a magas területen régió diffúzióval. Ennek eredményeként a elválasztó párok képződött irányított elektronok áramlását a domain n és lyukak a p -oblast. Amikor a nyitott áramkör EMF létre az előre (forward) irányban a p-n átmenet van, a kompenzáló áram.
Ábra. 1. elválasztása a fény gerjesztett elektron-lyuk párok a p - n átmenet.
Fotocellák p - n átmenetek, vagy heterojunctions alkalmazunk vysokochuvstvit. alacsony tehetetlenségi sugárzásvevő, továbbá közvetlenül alakítják át a fényt energiát elektromos energiává alakítja (lásd. Solar Battery) .Ha sugárzást detektáló fénysorompó azonnal lezárják a ext. terhelés vagy sorosan a terhelés ki van ext. forrás létre a p -n csomópont segítségével. elmozdulás zárás irányba. Ez lehetővé teszi, hogy jelentősen javítja az érzékenységet a készüléket.
Amikor megvilágított izoláljuk. félvezető felülete miatt szétválasztása pár mező-elektród gáton, és megváltoztathatja a töltés csapdák a felület van egy változás a felületi potenciál. A lehetséges a megvilágított felület nevezzük. n és n és w u és m és n annak izmenenie- példában X m n o n o th EMF. Az utóbbi lehet mérni a kondenzátor technika segítségével egy rezgő elektród (Kelvin módszer), vagy váltakozó megvilágítás. Mért a változás a kapcsolati közötti potenciálkülönbség a félvezető felület és a fém blokk. kivéve a felület elektróda tartalmaz EMF (fő bemenet) és Dember elektromotoros erő eredő felületi tartományában.
3) O b b e m n I o t o f e d c - Division által okozott inhomogenitása fuvarozó párokat a minta térfogata által termelt megváltoztatásával Az adalék anyag koncentrációját, vagy kémiai változás. összetétele vegyület félvezetők. Az ok az úgynevezett osztott párok a s t r o f e nn mintegy elektromos. mezőben. Ez hozza létre, mint a bekövetkezett változások miatt a Fermi szinten helyzetben, attól függően, hogy a szennyező koncentráció és a minták AC. Chem. készítmény és változások miatt a résszélesség (egy R-Z és n s o n o o n y L p o o n a és n i).
A megjelenése ömlesztett EMF jelenléte szükséges a minta területek különböző típusú vezetőképesség. Általában a tömeges EMF figyelhető meg, ha a fény belülről. részét tartalmazó minta a beépített területen, amikor a sötét kapcsolatok. Tömeges EMF is fordulhat elő, hiánya miatt kártérítési EMF Dember átellenes határait a megvilágított terület, ha az eltérés a félvezető tulajdonságokat ezeket a határokat.
4) F o t o n s e s a e T e, hogy a T R és H E C k és d (F o m e r n e t o E L E egy m p és H e c k és d ) e f f e egy t - előfordulása egy fotoelektromos vagy fotofeszültség amikor a minta deformációja. Egyik mechanizmusok megjelenése ömlesztett EMF nonuniform deformáció, ami megváltoztatja a paramétereket a félvezető, különösen a minta. Egy másik mechanizmus F. e. egy keresztirányú Dember EMF felmerülő egytengelyű alakváltozás okozza az anizotrópia tényező. diffúziója töltéshordozók. Az utóbbi mechanizmus Naib. hatékonynak deformációk mnogodolinnyh félvezetők. ami a újraelosztása hordozók völgyek között.
5) s körülbelül körülbelül körülbelül l s t a i n (a n o m a l I) EMF - akkor jelentkezik, ha egy nem-egyenletes megvilágítás és az jellemzi, hogy elektromos. mező mentén irányul a minta felületére, annak aránya értékét. a hossza a megvilágított terület. Ezzel szemben az ömlesztett és kapu EMF k érték ryh nem haladhatja meg a szélessége a tiltott sávban, nagy elektromotoros erő meghaladhatja a 10 3 B. Egyik mechanizmusok keresztirányú Dember hatás körülmények között, ahol diffúzió aktuális van egy összetevője a felület mentén; egy másik mechanizmus - a kialakulását szerkezet p-n-p - n p. így a felület. Nagy EMF EMF azért történik, mert az összegzés minden egyes pár aszimmetrikus p-n -, és n-p csomópontok. F. e. aszimmetria okozta a második típusú elemi folyamatok photoexcitation vivőanyagok és szórás és rekombináció. Ezek F. e. nem igényel a kialakulását pár szabad hordozók és megfigyelhető a interband átmenetek, és a gerjesztés időtartama alatt a hordozók a szennyeződések és a fényabszorpció a szabad hordozók. Ezek F. e. Ezek közé tartozik: a) a hatása a drag elektronok által fotonok. kapcsolódó aszimmetria forgalmazásával fotoelektrono lendület okozta átviteli fotonok őket pulzus. A kétdimenziós szerkezetek Opt. miniband közötti átmenetek fotóáramot drag okozta előnyöket. határozzuk meg elektron átmenetek. impulzus iránya és lényegesen meghaladhatja a megfelelő aktuális ömlesztve kristályok.
6) n és n s e d n-edik F. SE nem társított foton átadása lendületet elektronok, és ezért nem változik, amikor yapravleniya fényterjedés fordított (egy rögzített lineáris polarizáció). Ez annak köszönhető, hogy a aszimmetriájában fotoelektronok a paradicsomban által létrehozott két mechanizmus: ballisztikus kapcsolódó Advent irányított lendület kvantum átmenetek és nyírás okozta elmozdulás a súlypont az elektron hullámcsomag az átmeneteket. A hozzájárulás a jelenlegi adni, mint egy fényelnyelési folyamatok és szórás és rekombinációs (egy termikus egyensúly állapotába, ez a hozzájárulás kompenzált).
Fotoelektromos lineáris F. e. fenomenelogich leírt. kapcsolat:
ahol Eb. Pl vetületét a polarizációs vektor fényhullámok; CABG - tenzor határozza meg a szimmetria a kristály. Ez eltér a 0 csak piezoelectrics (bár nem társított piezoelektromos. Effect), így a lineáris F. e. Megfigyelhető csak piezoelectrics. Általában, a irányát és nagyságát a jelenlegi j helyzetétől függ a polarizációs síkját a fény. Pl. A GaAs kristály, mint a fény mentén terjed [110] tengely aktuális mentén [110] jelentése
ahol a mértéke a fény lineáris polarizáció, J - szög-közötti polarizációs sík és a [001] (2. ábra). A kristályok saroktengely, általában DOS. áramkomponenst irányított E tengely mentén, és független a sugárzás polarizációs.
Ábra. 2. függése fotofeszültség, obuslovlennoylineynym fényelektromos hatás p -GaAs. j a síkja közötti szög a fény polarizációja iosyu kristály [001]; T = 300 K, L = 10,6 mikron.
Ábra. 3. függése a hosszanti fotofeszültség azoknak előforduló, amikor a fény mentén terjed C3 tengely. fokát cirkuláris polarizációs
Amikor a bizonytalan fényében piezoelektromos hozzájárulása a jelenlegi nem csak ad a lineáris F. e. de a hatás Opt. egyengető (d-a-e f f e, hogy m), m. e. négyzetes E kristály polarizációs előforduló megvilágítás hatására. A megfelelő áram (lásd. A kimutatási fény).
c) U és p: y n I p-n-edik s fordul F. SE-k gyrotropic kristályok -megvilágítás körkörösen (elliptikusan) polarizált fény és változások jel, ha a cirkuláris polarizáció. által leírt kapcsolatban
tenzor GAB eltér 0, R és R o p r o p n k p, hogy X és az R és L és L x. A harmadfokú. kristály osztályok T, és G (lásd. a szimmetria a kristály). valamint az egytengelyű kristályok a fénysugár mentén Ch. tengelyek 3-, 4- és 6-edrendű
az aktuális irány ugyanaz (vagy vissza neki), hogy a a fény terjedési irányában (3. ábra), F. Circular e. ballistich létre. mechanizmus. Ennek az az oka effekta- összefüggés a elektron spin és lendület Gyrotropic kristályok formájában. Amikor gerjesztett elektronok körkörösen polarizált fény, ami az optikai orientációját forog, egyszerre megszerezni és irányított lendület. Megfigyelés az ellenkező hatást - Opt. aktivitást indukált áram; ez okozta a pörgetés orientált gyrotropic kristályok áramot vezetünk.
Lineáris és cirkuláris F. e. mint a húzó hatás, amelyek létrehozásához használt intenzív szabadonfutó vevőkészülékek (lézer) sugárzás. Dielektrikumokban lineáris F. e. Ez alapul. Optikailag mechanizmus. memória, t. Hogy. Ő változást okoz a törésmutató, megmarad lekapcsolása után a fény és attól függően, hogy annak intenzitása. Ez a változás okozza fagyasztott elektromos. mezők, így a túltöltést fényáram csapdákat.
g) C o x egy n e r a a a n t s d SE F. izgatott fény miatt szóródása hordozók a felületen. Interband abszorpciós körülmények között fordul elő, ahol az átlagos. A gerjesztett hordozók elérni anélkül, hogy szétszórja. Ebben az esetben ennek eredményeként elektron visszaverődés következik be a felszínről ballistich. jelenlegi felületre merőleges.
Azokban az esetekben, amikor a gerjesztés az hordozók azok igazítás egy impulzus t. E. P-CIÓ az eloszlásuk anizotrop, és kaphat áram a felület mentén folyna. Ehhez szükség van a sze értékek lendület alkatrész felülete mentén a mozgó elektronok a felszínre, és belőle, nem egyenlő nullával és a különböző jel. Ez a felosztás jelentkezik, pl. ha izgatott hordozók köbös degenerált vegyértéksávja. kristályok a vezetési sávban. A rugalmatlan (diffúz) felületi szórásmérők elektronok elérte azt, lassul irányította a felület mentén, miközben az elektronok mozognak a felületről, megőrzik azt, ami a előfordulása egy aktuális a felület mentén.
Az abszorpciós vagy reflexiós fény által a szabad hordozók félvezetők (és fém) felszíni F. e. fordul elő, ferde fény beesési, és szintén normál beesés, ha a felületi normális nem esik egybe egyik a fő tengelye a kristály miatt momentum transzfer fotonok hogy elektronok.