106.1. Внешний фотоэффект. Типы фотокатодов.

ВНЕШНИЙ ФОТОЭФФЕКТ

Процесс эмиссии электронов из полупроводника под действием излучения называется внешним фотоэффектом. Внешний фотоэффект представляет собой последовательность трех про­цессов: 1) электрон валентной зоны полупроводника переходит в высокое энергетическое состояние зоны проводимости в результате взаимодействия с фотоном; 2) возбужденный электрон в результате рассеяния теряет часть энергии и переходит на ниж­ний уровень зоны проводимости; 3) электрон выходит с нижнего уровня зоны проводимости полупроводника в вакуум с энергией, равной разности его полной энергии и E_вак. Порог внешнего фото­эффекта Е_Т есть наименьшая энергия фотона, которая достаточна, чтобы, удалить электрон из полупроводника.

Фотокатод – катод, эмиттирующий электроны в вакуум под действием оптического излучения.

Характеристики:

1

I

) k 4)

2 )

h

3 ) ВАХ 5)

106.2.Ваккумные и газонаполненные диоды.

Ваккумные

Ф ₃ > Ф₂ > Ф₁

С ветовая характеристика

I

I_T k

Ф

I

F

Статические параметры диодов.

S — крутизна характеристики

Внутреннее сопротивление

Газонаполненные

у величение тока газонаполненного диода осуществляется за счёт несамостоятельного газового разряда.

I

F

106.3. Фотоэлектрический усилитель.

Эл. вак. прибор в котором совмнщены вак. Фотоэлементы и система для усиления фототока.

Усиление фототока осущ. за счёт вторичной электронной эмиссии со специальных электродов расположенных в колбе фотоэл. усилителя эти электроды наз. динодами. Материал этих электродов подбирается таким образом чтобы они обладали стабильной вторичной эл. эмиссией с коэф. больше единицы.

107.1. Внутренний фотоэффект.

Изменение электрического сопротивления полупроводника под действием излучения называется внутренним фотоэлектрическим эффектом или фоторезистивным эффектом.

При внутреннем фотоэффекте первичным актом является по­глощение фотона. Поэтому процесс образования свободных носи­телей заряда под воздействием излучения будет происходить по-разному в зависимости от особенностей процесса поглощения света. Если оптическое возбуждение электронов происходит из валентной зоны в зону проводимости, то имеет место собственная фо­топроводимость, обусловленная электронами и дырками. Для полупроводников с прямыми долинами при вертикальных переходах энергия фотона hν должна быть не меньше ширины запрещенной зоны, т. е.

hν≥E_g

В случае непрямых переходов, когда сохранение квазиимпульса обеспечивается за счет эмиссии фонона, нижняя граница спектраль­ного распределения фотопроводимости будет лежать при

hv = E_g + E_p.

Для сильно легированного, полупроводника n-типа, когда уровень Ферми расположен выше края зоны проводимости на величину ξ_n, нижняя граница фотопроводимости будет соответствовать

hv = E_g + ξ_n

В сильно легированном полупроводнике р-типа уровень Ферми лежит на величину ξ_р ниже края валентной зоны, поэтому

hv = E_g + ξ_p

П ри наличии в запрещенной зоне полупроводника локальных уровней примеси оптическое поглощениеможет вызвать переходы электронов между уровнями примеси и зонами(переходы 2 и 3 рис.1). Такая фотопроводимость называется примесной фотопроводимостью.