38. Дефекти кристалічної структури та локальні енергетичні рівні в напівпровідниках.

39. Фотопровідність. Фотоопори. Фосфоресценція. Фотопровідність: У явищі фотопровідності, тобто зміні опору речовини під дією світла, розрізняють нормальний фотоефект - збільшення провідності, і аномальний - зворотне явище. Аномальний фотоефект - явище рідке, тому ми на ньому зупинятися не будемо. У принципі збільшення електропровідності під дією висвітлення могло б пояснюватися й збільшенням рухливості носіїв, і збільшенням їхньої концентрації. Однак прямими досвідами було показано, що у всіх випадках ми маємо справу з увеличенлем конжнтрации, а рухливість світлових і темновых носіїв залишається однієї й тієї же. Існують три шляхи для збільшення концентрації носіїв під дією світла: 1) кванти світла виривають електрони із заповненої зони й закидають їх у зону провідності; 2) Час, що проводить носій, звільнений світлом, у зоні провідності, коливається в межах 102-109 сек, а час між зіткненнями в зоні становить 10-10/13 сек. Отже, за час свого перебування в зоні фотоносій випробовує мільйони зіткнень. Безпосередньо після заброса енергія фотоносія визначається енергією світлового кванта. Однак теорія й досвід показують, що декількох десятків зіткнень цілком достатньо, щоб електрон придбав рівноважну теплову енергію. Тому гнітючу частину часу життя фотоносій рухається з тепловою швидкістю і його рухливістю дорівнює рухливості теплових носіїв. Рекомбінація носіїв може відбуватися двома різними шляхами: пряма (межзонная) рекомбінація й рекомбінація через примесные центри. При рекомбінації носіїв, так само як і при генерації, повинні дотримуватися закони збереження енергії й імпульсу. При тепловій генерації електрони одержують енергію й імпульс від фонона або іншого вільного електрона, що має достатню кінетичну енергію (цей механізм генерації називається ударним), при світловий - від фотона. У ряді випадків істотну роль грають комбіновані процеси, у яких електрон одержує енергію в основному від фотона, а імпульс - в основному від фонона. Фосфоресценція — довготривала люмінесценція. Виникає внаслідок опромінення речовини світлом, йонізуючим промінням, проходження крізь неї електричного струму, при хімічних реакціях, механічному впливі тощо. За механізмом розрізняють такі різновиди фосфоресценції: резонансну, спонтанну, вимушену та рекомбінаційну. За типом збудження розрізняють фотолюмінесценцію, рентгенолюмінесценцію, катодолюмінесценцію, хемолюмінесценцію, кріолюмінесценцію, електролюмінесценцію, триболюмінесценцію та ін.Фосфоресценція пов'язана з існуванням в кристалі таких електронних станів, з яких можливі тільки заборонені оптичні переходи, що характеризуються великим часом життя. Інша можлива причина затримки випромінювання — захоплення носіїв заряду на пастки. Якщо електрони і дірки захоплюються пастками, то не можуть негайно прорекомбінувати. В такому випадку висвічування відбувається тільки тоді, коли одна із частинок звільниться з пастки за рахунок взаємодії з тепловими коливаннями кристалічної ґратки, знайде іншу частинку й прорекомбінує з нею.Будь-якому предмету можна надати фосфорисценції, обробивши його фосфоресцентною фарбою.

40. 

    

    Р-п-перехід. P-n-перехід - це область, збіднена вільними носіями, утворена при контакті напівпровідників p- та n-типу, коли внаслідок дифузії з n-типу електрони, де їх багато, переходять в напівпровідник p-типу, а дірки з напівпровідника p-типу переходять в напівпровідник n-типу. Концентрація дірок в p-області на шість порядків вище їх концентрації в n-області; так само концентрація електронів в n-області на шість порядків вище їх концентрації в p-області. Така різниця в концентраціях і викликає відповідно дифузійні потоки частинок. При цьому n-область, із якої дифундували електрони, заряджається позитивно, а p-область, із якої дифундували дірки, заряджається негативно. В приконтактному шарі n-області з’являється нерухомий позитивний об’ємний заряд іонізованих атомів донорної домішки, а в приконтактному шарі p-області – нерухомий негативний об’ємний заряд акцепторної домішки (рис. 4.12). При дифузії у зустрічних напрямках через приграничний шар дірки і електрони рекомбінують між собою, тому область p-n-перехода і є збідненою носіями, а значить, має великий опір. При наявності p-n-переходу виникає електричне поле з потенціальним бар’єром _к, яке припиняє процес руху нових дірок із p-області в n-область і нових електронів з n-області в pобласть. Висота бар’єру , де - концентрація електронів в n-області N_d основні

- концентрація дірок в p-області N_А носії

- концентрація дірок в n-області неосновні носії

- концентрація електронів в p-області , <<N_d i N_A відповідно. Як видно із рис. 4.13 із утворенням контактної різниці потенціалів, зони в області p-n-переходу викривляються, рівень Фермі в p i n-області встановлюється на одному рівні.