6. Контрольные вопросы

1. Что такое p-n переход?

2. Чем определяется высота потенциального барьера (eφ) на p-n переходе?

3. Объяснить выпрямляющие свойства p-n перехода?

4. Объяснить формулу, описывающую вольт-амперную характеристику.

5. Как вычислить коэффициент выпрямления p-n перехода?

Литература: [1], § 249,250; [2]; [6].

Работа 86. Изучение внутреннего фотоэффекта в полупроводниках

1. Цель работы

Ознакомление с внутренним фотоэффектом в полупроводнике, оценка чувствительности фотосопротивления к свету.

2. Основные теоретические положения

Удельная электропроводность полупроводника определяется соотношением:

, (1)

где n, p – концентрация свободных электродов и дырок соответственно; – их подвижность; e – заряд электрона.

Подвижность носителей тока сравнительно слабо зависит от температуры, а их концентрация сильно меняется с температурой и определяется функцией распределения носителей заряда Ферми- Дирака [1].

, (2)

где – положение уровня Ферми (химического потенциала) в энергетической зоне.

Внутренний фотоэффект – процесс образования добавочных свободных носителей тока, а значит и увеличения электропроводности проводника под действием света. Доба­вочную проводимость, обусловленную внутренним фотоэф­фектом, называют фотопроводимостью.

Существует три пути увеличения концентрации носителей под действием света:

1) в собственном проводнике кванты света вырывают электроны из валентной (заполненной) зоны и забрасывают их в зону проводимости, при этом одно­временно образуется равное число дырок в валентной зоне (рис. 1, а);

Рис. 1

2) в примесном полупроводнике n-типа (электронном) электроны забрасываются с донорных уровней в зону проводимости, и увеличивается электронная проводимость (рис. 1, б);

3) в полупроводнике p-типа (дырочном) электроны вырываются из валентной зоны и забра­сываются на акцепторные уровни, при этом возрастает ды­рочная проводимость (рис. 1, в).

При освещении находящегося под напряжением полупроводника в нем течет световой ток I.

3. Принцип метода измерений и рабочая формула

Разность между световым и темновым током I_Т дает значение фототока, протекающего в сопротивлении:

I_Ф = I  I_Т. (3)

Величина фотопроводимости определяется как

G =I_Ф /U, (4)

где U – приложенное напряжение.

Вольт-амперной характеристикой фотосопротивления называют зависимость фототока I_ф от приложенного к полупро­воднику напряжения U при неизменном лучистом потоке Ф.

Световая характеристика фотосопротивления представляет собой зависимость фототока I_ф от светового потока Ф при неизменном напряжении.

Удельной чувствительностью ₀ фотосопротивления назы­вают величину, равную отношению фотопроводимости к ве­личине светового потока:

. (5)

где ₀ – удельная чувствительность, мкА/(лм ^. В).

Интегральная фоточувствительность равна:

, (6)

где - интегральная фоточувствительность.

При выполнении работы требуется снять и построить вольтамперную характеристику и световую характеристику, а также определить фотопроводимость и удельную чувстви­тельность фотосопротивления.