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 и квантовому выходу , определяющему число пар носителей, образуемых одним поглощенным фотоном:

  (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 1 соответствует собственному

поглощению, длинноволновая граница, в микрометрах, которого может быть определена на основании простого соотношения

где с – скорость света.

Граничная длина волны, мкм, примесной фотопроводимости (участок 2) соответственно равна:

здесь величины и — энергии ионизации доноров или акцепторов соответственно, как и величина в (14-15), выражены в электронвольтах.

 

  К списку разделов данной темы

  На главную