fényvezető félvezetők - studopediya
Fényvezető nevezzük jelenség, amely abban áll, változó a vezetőképesség a félvezető hatása alatt az elektromágneses sugárzás, nem kapcsolódik a fűtés.
Hiányában elektromágneses sugárzás konduktancia félvezető (úgynevezett sötét vezetőképesség) úgy határozzuk meg, töltéshordozók: elektronok a vezetési sávban és lyukak a vegyérték sáv által okozott termikus gerjesztés (hőtermelés). Ezek a hordozók: elektronok nincs koncentráció és a lyuk koncentráció Ro - vannak a termikus egyensúlyt a kristályrács a félvezető és a nevezett egyensúlyt. Specifikus olyan sötét vezetőképesség félvezető által leírt egyenlettel:
ahol e - a töltés egy elektron; Mn és MP - a mobilitása elektronok és a lyukak, ill.
Amikor egy félvezető világít elnyelése által fénykvantumok egy energia meghaladja megfelelő aktiválási energia hordozók, vannak további (nem-egyensúlyi) töltéshordozók. A folyamat az úgynevezett optikai gerjesztésgenerálási. A vezetőképesség a félvezető megvilágított s ennek eredményeként az optikai hordozó generáció növekszik:
Van Ds - specifikus fényelektromos félvezető; Dn = n -no - koncentrációja egyensúlyi elektronok és a lyukak, ill.
Izgatott fuvarozók is részt vehetnek a vezetési csak egy bizonyos idő alatt, ami után a szabad hordozók eltűnnek. Az az idő, hogy a média tölti szabad állapotban (elektron - a vezetési sávban, egy lyuk - a vegyérték sáv), az úgynevezett szabad töltéshordozók élettartamát t.
A legjellemzőbb folyamat, amely meghatározza az élet, a rekombinációs - a folyamat elektron és lyuk újraegyesítését. A rekombinációs sebessége arányos a koncentráció nem egyensúlyi töltéshordozók. Emiatt, amikor a félvezető fény fényvezető fokozatosan emelkedik (1. ábra).
Növelésével a rekombinációs sebesség fényvezető növekedési üteme csökken, és egy bizonyos idő után, egy álló fényvezető, amelyek megfelelnek az egyensúlyi koncentrációja az egyensúlyi elektronok és Dnst Drst lyukak. egyenlet által definiált generációs és a hordozó rekombinációs sebességet. ha kikapcsolja a fényt ugyanezen okból fényvezető nullára csökken fokozatosan. A görbék felfutási és lefutási idejét a fényvezető úgynevezett fényvezető relaxációs görbék.
A p-típusú szennyező félvezető körülményei >> nincs Ro és Dn < és a visszaesés - a következő egyenletet: ahol DSO - az álló értéke a fényvezető; hogy - elektron élettartama; t - az időben. Azaz, a felemelkedését és ősszel fényvezető, amikor elforgatja a fény esetében a lineáris rekombinációja egyensúlyi hordozóanyagokat exponenciális egy relaxációs időállandó egyenlő az élettartama a pár (elektron - lyuk) a nem egyensúlyi töltéshordozók. Következésképpen, vizsgálatával relaxációs görbék fényvezető közvetlenül élettartam meghatározására a nem egyensúlyi hordozóanyagokat t (t = tn = tp). Fotodiódák alapú p-n átmenetet Amikor fénymennyiség az energia sávban hV szívódik előfordul egy félvezető pár egyensúlyi hordozók - az elektronok és lyukak. Amikor az elektromos jel detektálását regiszter kell változtatni hordozó koncentrációja. Nyilvánvaló, hogy regisztrálja koncentráció változásainak kisebbségi töltéshordozók könnyebb, ceteris paribus. Például NGaAs egy adalékanyag koncentrációja 10 14 koncentrációjának többségi hordozó elektronok október 14 sm -3. és a koncentrációt a kisebbségi töltéshordozók - lyukak - 1sm -3. Ezért, ha az optikai abszorpció a fotodetektor október 10 egyensúlyi hordozóanyagokat történik alapján GaAs, könnyebb regisztrálni a változás a koncentráció kisebbségi töltéshordozók. A fotodiódák alapuló p-n átmenetek csak végrehajtja elvének regisztrációs koncentráció változásainak a kisebbségi töltéshordozók hatása alatt külső sugárzás. Fordított aktuális p-n átmenetet okozza a drift áram összetevők expresszálódik Itt, h-kvantumhasznosítási, egy - abszorpciós együttható, és # 966; - a beeső fénysugár. 5.4 ábra Az áram-feszültség jellemzői a fotodióda. Kisebbségi töltéshordozók, eredő hatására fényáram, hogy kialakítható a parttól a sorrendben a diffúziós hossza a kimerülése oblastip-n átmenetet annak érdekében, hogy részt vegyenek a visszirányú áram a dióda. A jellemző paramétereit diffúziós hossz Lp 100mkn érdekében, és a szélessége a kimerülése oblastip 1mkn-n átmenetet. Ezért az elsődleges fotoáram a fotodióda miatt felszívódás quasineutral mennyisége és válaszidő a fotodióda fogja meghatározni az élettartama a kisebbségi töltéshordozók. Két pn-fotodióda tulajdonságai azok használatának korlátozására a legtöbb alkalmazás az optikai szál. Először is, a kimerült zóna elegendően kis része a teljes térfogat a dióda, és egy nagy része az elnyelt fotonok nem vezetnek a generációs áram egy külső áramkörben. Ez akkor keletkezik, amikor az elektronok és a lyukak rekombinálódnak felé nagy mező tartományában. Ahhoz, hogy elegendő áramerősség szükséges erős fényforrás. Másodszor, a jelen lassú reagálás miatt lassú diffúzió lassítja a dióda, és ezért nem lehet közepes és nagy sebességű alkalmazásokhoz. Ez lehetővé teszi, hogy csak egy diódát a kilohertzet tartományban.Kapcsolódó cikkek