8.18. Внутренний фотоэффект

Внутренний фотоэффект наблюдается при освещении светом полупровод-ников, диэлектриков и некоторых органических веществ. Под влиянием фотоионизации атомов (ионов) происходит уменьшение их

Рис. 1.15

сопротивления. При внутреннем фотоэффекте в чистых полупроводниках электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости.

Проводимость полупроводника вызвана движением электронов и дырок в электрическом поле, приложенному к веществу. Механизм дырочной проводимости отличается от электронной проводимости.

Рис. 1.16

При переходе электрона из валентной зоны в зону проводимости образуется дырка, которую занимает электрон валентной зоны, а в том месте, откуда ушел электрон, в свою очередь, возникает дырка, которую занимает следующий электрон и т. д.

В этом процессе электрон проводимости участия не принимает. Основным параметром, определяющим фотоэлектрические свойства вещества является ширина запрещенной зоны W_з (рис. 1.16). Чем меньше ширина запрещенной зоны, тем дальше в сторону длинных волн простирается граница внутреннего фотоэффекта, обусловленная разделением электронов и дырок (собственная фотопроводимость полупроводника). Если на полупроводник падает фотон с энергией h ≥ W_з, то фотоэффект наблюдается. Кристаллы веществ, которые изменяют свое сопротивление под действием света, называют фотосопротивлениями.

8.19. Вентильный фотоэффект

Вентильная фотоЭДС  ЭДС, возникающая в результате пространственного разделения электроннодырочных пар, генерируемых светом в полупроводнике электрическим полем nр перехода, гетероперехода, приэлектродного барьера. При вентильном фотоэффекте электрическое поле к фотоэлементу не прикладывается, т. к. они сами являются генераторами фотоЭДС. Характерной особенностью фотоэлементов с вентильным фотоэффектом является наличие запирающего слоя между полупроводником и электродом, который вызывает выпрямляющее действие данного слоя (рис. 1.17).

Слой полупроводника с вентильным фотоэффектом обладает не только сопротивлением, но и емкостью и является выпрямителем и источником ЭДС при его освещении светом. На рис. 1.17 пластинка Сu (4) является одним из электродов. Сверху она покрывается тонким слоем (2) закиси меди Сu₂0 вследствие нагревания меди в воздухе при высокой температуре. Запирающий слой (3) образуется на границе Сu₂0 и меди. Сверху наносится тонкий полупрозрачный слой золота (1). При освещении между электродами 1 и 4 возникает разность потенциалов.

Рис. 1.17

Если соединить эти электроды через гальванометр, то при падении света возникает фототок, направленный от меди к Сu₂0. Фотопроводимость меднозакисных фотоэлементов вызвана движением дырок. Тонкий запирающий слой (d  10^7 м) на границе металл  полупроводник вызывает запирающее действие фотоэлемента и возникновение фотоЭДС до 1 В. В этом случае лучистая энергия света непосредственно переходит в электрическую. КПД фотоэлемента 2,5%.