Сводная Таблица
Характеристика |
-тип (Доноры) |
-тип (Акцепторы) |
Примесь (для
|
V группа (5 вал. электронов) |
III группа (3 вал. электрона) |
Роль примеси |
Отдаёт электрон |
Принимает электрон (создаёт дырку) |
Основной носитель |
Электроны ( ) |
Дырки ( ) |
Положение уровня |
Близко к зоне проводимости |
Близко к валентной зоне |
Ион примеси |
Неподвижный положительный ион |
Неподвижный отрицательный ион |
)
52. Фотопроводимость Полупроводников. Люминесценция Твёрдых Тел ✨
1. Фотопроводимость Полупроводников
Фотопроводимость — это явление увеличения электрической проводимости полупроводника под действием электромагнитного излучения (света).
Механизм
Фотопроводимость основана на внутреннем фотоэффекте и связана с генерацией носителей заряда:
Поглощение фотона: Когда фотон падает на полупроводник, он передаёт свою энергию электрону.
Генерация пары: Если энергия фотона (
)
больше или равна ширине запрещённой
зоны (
),
электрон переходит из валентной зоны
в зону проводимости.
Увеличение проводимости: Этот переход создаёт свободный электрон в зоне проводимости и дырку в валентной зоне (электронно-дырочная пара). Оба носителя являются подвижными и увеличивают концентрацию свободных зарядов в полупроводнике.
Фототок: Увеличение концентрации свободных носителей приводит к резкому уменьшению электрического сопротивления (увеличению проводимости), что при наличии внешнего поля создаёт дополнительный ток (фототок).
Собственная фотопроводимость: Фотоны вызывают переходы электронов непосредственно через всю запрещённую зону (из ВЗ в ЗП).
Примесная фотопроводимость: Фотоны вызывают переходы между примесными уровнями (донорными/акцепторными) и ближайшей зоной. Для этого требуется меньшая энергия фотона (
).
Применение: Фотопроводимость используется в фоторезисторах (фотосопротивлениях), где сопротивление регулируется интенсивностью света.
2. Люминесценция Твёрдых Тел
Люминесценция — это неравновесное, некогерентное свечение вещества (холодное свечение), возникающее в результате перехода атомов или электронов из возбуждённого состояния в основное.
Механизм Люминесценции
Люминесценция является обратным процессом по отношению к возбуждению (поглощению энергии). Это излучательная рекомбинация возбуждённых электронов.
Возбуждение: Атом или кристалл поглощает энергию из внешнего источника (свет, электрический ток, радиация и др.). В полупроводниках это приводит к переходу электронов на более высокие энергетические уровни (в зону проводимости или на возбуждённые локальные уровни).
Релаксация: Возбуждённый электрон проводит некоторое время в возбуждённом состоянии, теряя часть энергии на тепловые колебания (безызлучательная релаксация) и опускаясь на более низкие, но всё ещё возбуждённые, уровни.
Излучение: Электрон возвращается на свой основной энергетический уровень (или в валентную зону), при этом избыток энергии излучается в виде фотона (кванта света).
