- •Содержание конспекта лекций
- •Введение
- •Тема №1: Основные законы теории твердого тела лекция №1: особенности строения твердых тел
- •1 Краткая историческая справка
- •2 Классификация твердых тел по проводимости
- •3 Понятие ковалентной связи
- •Лекция №2: Основы зонной теории твердого тела
- •1 Энергетические диаграммы уединенного атома и твердых тел
- •2 Обобщение некоторых выводов зонной теории для объяснения электропроводности и классификации твердых тел
- •3 Электроны в твердом теле
- •1 Структура полупроводников
- •2 Дефекты кристаллической решетки
- •3 Поверхность кристалла
- •Тема №2: Основы теории полупроводников Лекция №4: Электрофизические свойства полупроводников
- •1 Электроны и дырки в кристаллической решетке полупроводника
- •2 Собственные и примесные полупроводники
- •3 Носители заряда и их распределение в зонах проводимости
- •1 Рекомбинация носителей заряда
- •2 Законы движения носителей заряда в полупроводниках
- •Лекция №6: Эффект внешнего поля
- •1 Общие сведения об эффекте поля
- •2 Эффект поля в собственном полупроводнике
- •3 Эффект поля в примесном полупроводнике
- •1 Структура p-n-перехода
- •2 Равновесное состояние p-n-перехода
- •3 Неравновесное состояние p-n-перехода
- •4 Вольт-амперная характеристика p-n-перехода
- •1 Контакты полупроводник—металл
- •2 Граница полупроводник—диэлектрик
- •3 Гетеропереходы
- •1 Барьерная емкость электронно-дырочного перехода
- •1.1 Барьерная емкость как проявление токов смещения
- •1.2 Общее соотношение для барьерной емкости электронно-дырочного перехода
- •1.3 Частные соотношения для барьерной емкости различных электронно-дырочных переходов
- •1.4 Ширина области объемного заряда. Зарядная емкость перехода
- •2 Диффузионная емкость
- •1 Туннельный (зенеровский) пробой
- •2 Лавинный пробой
- •3 Тепловой пробой
- •3.1 Вах с учетом тепловыдепения в p-n-переходе
- •3.2 Расчет пробивного напряжения при тепловом пробое
- •3.3 Особенности теплового пробоя в реальных диодах
- •4 Поверхностный пробой
- •1 Поглощение света
- •2 Фоторезистивный эффект
- •3 Люминесценция полупроводников
- •1 Э.Д.С., возникающая в полупроводнике при его освещении
- •1.1 Воздействие света на p-n-переход
- •1.2 Основные характеристики и параметры
- •2 Спонтанное и индуцированное излучение
- •1 Эффекты Пельтье и Зеебека
- •2 Гальваномагнитный эффект Холла
- •1. Работа выхода
- •1.1 Электроны в металле
- •1.2 Выход электронов из металла
- •2 Виды электронной эмиссии
- •2.1 Термоэлектронная эмиссия
- •2.2 Электростатическая электронная эмиссия
- •2.3 Вторичная электронная эмиссия
- •2.4 Электронная эмиссия под ударами тяжелых частиц
- •1 Электрические явления в газе, понятие о плазме
- •2 Рис.5.12 Схема для снятия вольтамперной характеристики ионного прибора Вольтамперная характеристика газового разряда
3 Люминесценция полупроводников
Люминесценцией называют электромагнитное нетепловое излучение, обладающее длительностью, значительно превышающей период световых колебаний.
Для возникновения люминесценции в полупроводнике атомы полупроводника должны быть выведены из состояния термодинамического равновесия, т.е. возбуждены. Они могут быть переведены в возбужденное состояние электрическим полем (электролюминесценция), бомбардировкой полупроводника электронами (катодолюминесценция), освещением (фотолюминесценция) и с помощью других энергетических воздействий. При люминесценции акты поглощения энергии полупроводником и излучения квантов света разделены во времени (а могут быть, и в пространстве) промежуточными процессами, что приводит к относительно длительному существованию свечения полупроводника после прекращения возбуждения. Излучение квантов света из полупроводника может происходить в результате перехода электрона на более низкий энергетический уровень при межзонной рекомбинации или при рекомбинации с участием рекомбинационных ловушек. Излучательная рекомбинация носителей заряда может произойти без электромагнитного воздействия, т. е. самопроизвольно. Такую рекомбинацию называют самопроизвольной или спонтанной. Так как спонтанное излучение случайно, имеет статистический характер, то оно некогерентно. Это обусловлено тем, что акты спонтанного излучения происходят независимо друг от друга в разные моменты времени. Переход электрона на более низкий энергетический уровень с излучением кванта света может произойти с помощью электромагнитного воздействия. Такую рекомбинацию (такой переход) называют вынужденной, индуцированной или стимулированной. Следовательно, квант света с определенной частотой может не только поглощаться полупроводником, но и вызывать добавочное индуцированное излучение. Индуцированное излучение происходит в том же направлении, что и вызвавшие его излучение, в одной и той же фазе и с одинаковой поляризацией, т. е. индуцированное излучение является когерентным.
Выводы по лекции
При собственном поглощении энергия квантов света идет на ионизацию атомов полупроводника.
показатель поглощения α можно определить как величину, обратную толщине слоя полупроводника, после прохождения которого, световой поток (поток фотонов) уменьшится в е=2,718... раз.
Фоторезистивный эффект (внутренний фотоэлектрический эффект) — это изменение удельного сопротивления полупроводника, обусловленное исключительно действием электромагнитного излучения (квантов света) и не связанное с нагреванием полупроводника.
Люминесценцией называют электромагнитное нетепловое излучение, обладающее длительностью, значительно превышающей период световых колебаний.
Излучательная рекомбинация носителей заряда может произойти без электромагнитного воздействия, т. е. самопроизвольно. Такую рекомбинацию называют самопроизвольной или спонтанной.
Переход электрона на более низкий энергетический уровень с излучением кванта света может произойти с помощью электромагнитного воздействия. Такую рекомбинацию (такой переход) называют вынужденной, индуцированной или стимулированной.
Лекция № 12: Фотопроводимость и фотогальванический эффект