2.16.2. Дембера эффект

Входы: световой поток.

Выходы: ЭДС.

Графическая иллюстрация:

Рис. 2.61. Установка для наблюдения эффекта Дембера

Сущность:

Эффектом Дембера называется возникновение фотоэдс между освещенной и неосвещенной частями поверхности однородной по всему объему полупроводниковой пластины при облучении ее светом, спектральный состав которого лежит в области собственного поглощения полупроводника. Эксперимент по наблюдению эффекта Дембера представлен на (рис. 2.61).

Математическое описание:

Под действием квантов света на поверхности проводника образуются избыточные электроны и дырки. Они, в свою очередь, диффундируют вглубь образца в положительном направлении оси Y. Так как коэффициенты диффузии электронов D_E и дырок D_H различны, то в полупроводнике возникает электрическое поле ( ), которое связано с градиентом концентрации фотоносителей. Эта связь описывается формулой:

,

где n₀ и p₀ - темновые концентрации электронов и дырок в полупроводнике;

k – постоянная Больцмана;

T – температура;

l – длина пластины.

Применение:

Эффект Дембера используется в исследованиях физических свойств полупроводников. Техническое приложение эффекта Дембера не реализовано в силу малости фотоэдс и невозможности его прямого измерения, т. к. его невозможно отделить от вентильной фотоэдс.

3. Эффект Кикоина-Носкова

Входы: магнитное поле, световой поток.

Выходы: ЭДС.

Графическая иллюстрация:

Рис. 2.62. Возникновение электрического

поля в полупроводнике

Сущность:

Суть эффекта состоит в возникновении электрического поля в полупроводнике при помещении его в магнитное поле и одновременном освещении светом, в составе которого имеются спектральные линии, сильно поглощаемые полупроводником. При этом возникшее электрическое поле перпендикулярно магнитному полю и направлению светового потока. Величина светомагнитной ЭДС пропорциональна магнитной индукции и интенсивности светового потока. Эта пропорциональность нарушается при больших освещенностях, когда происходит насыщение.

Механизм эффекта таков: в результате внутреннего фотоэффекта вблизи освещенной поверхности полупроводника в избытке образуется электроны и дырки, которые диффундируют в глубь кристалла. Продольный диффузионный ток под действием поперечного магнитного поля отклоняется и расцепляется, что приводит к возникновению поперечной ЭДС.

Эффект возникает в результате действия магнитного поля на диффузионный ток носителей в полупроводнике - электронов и дырок, направленный от освещенной части образца (где поглощенный квант образует электронно-дырочную пару) к неосвещенной (электроны и дырки при этом отклоняются в разные стороны).

Если свет падает в направлении оси х (рис.2.62) и магнитное поле параллельно оси у, то между электродами А и В появится ЭДС - Е_фмэ. Если замкнуть электроды А и В на малое сопротивление, возникает ток короткого замыкания, I_кз.

Математическое описание:

,

,

,

H – напряженность магнитного поля,

J – интенсивность света,

e – заряд,

L – диффузионная длина,

- подвижность электронов и дырок соответственно,

S – скорость поверхностной рекомбинации,

R – сопротивление проводника,

D – коэффициент диффузии,

С – скорость света в вакууме,

– ток короткого замыкания.

Применение:

ИК-спектроанализатор, обладает повышенной чувствительностью в тех участках спектра, где значения показателей инфракрасного спектра наиболее ярко отражают особенности молекулярных связей воды и фундаментальных компонентов биологических жидкостей, в частности крови.