Фоторезистивный эффект
Определение.
Фоторезистивным эффектом называют изменение электрического сопротивления полупроводника, обусловленное исключительно действием электромагнитного излучения и не связанное с его нагреванием.Фотопроводимость.
Иными словами, при облучении полупроводника светом его проводимость изменяется на некоторую величину, называемую фотопроводимостъю.Положим, что и
— концентрации равновесных носителей в собственном полупроводнике. Тогда его равновесная проводимость (в отсутствие освещения) равна:
(14 –7)
Эту проводимость часто называют темновой проводимостью. При освещении полупроводника в результате собственного поглощения концентрации подвижных носителей изменяются до величин и
и его проводимость равна:
(14 –8)
Превышение проводимости ст над темновой проводимости — это и есть фотопроводимость полупроводника:
(14-9)
В случае примесного поглощения в полупроводнике преобладают неравновесные носители одного знака. Так, если преобладает процесс поглощения за счет ионизации донорных примесей, то и, следовательно, примесная фотопроводимость
(14-10)
Число генерируемых пар носителей заряда при облучении единицы площади пропорционально числу
N фотонов в секунду, коэффициенту поглощения (14 – 11)
При включении потока облучающего света интенсивность процесса генерации пар не сразу достигает стационарного значения, соответствующего интенсивности падающего излучения, а нарастает по экспоненциальному закону:
где — время жизни неравновесных частиц. При
концентрация неравновесных носителей достигает стационарного значения:
(14-13)
При выключении облучающего потока света наблюдается уменьшение концентрации по экспоненциальному закону х
(14-14)
В соответствии с законами нарастания и спада концентрации неравновесных носителей изменяется и величина фотопроводимости. Эти явления постепенного изменения при включении и выключении облучающего потока света называются релаксацией фотопроводимости. На время релаксации могут оказать существенное влияние поверхностная рекомбинация, наличие ловушек, а также диффузия неравновесных носителей в глубь кристалла полупроводника и т. д.
Спектральная характеристика фотопроводимости, т. е. зависимость величины фотопроводимости от длины волны падающего света, показана на рис. 14-1. Участок
поглощению, длинноволновая граница, в микрометрах, которого может быть определена на основании простого соотношения
где с – скорость света.
Граничная длина волны, мкм, примесной фотопроводимости (участок
здесь величины и
— энергии ионизации доноров или акцепторов соответственно, как и величина
в (14-15), выражены в электронвольтах.