Физика полупроводников - Лазарь С.С.
Скачать (прямая ссылка):
ТАБЛИЦА 2
Таблица гальвано- и термомагнитных эффектов
Эффекты
Поперечные
Продольные
Гальваномаг-
нитные
Термомагнит
ные
Эффект Холла (поперечная
разность потенциалов)
Эффект Эттингсгаузена
(поперечная разность
температур)
Эффект Риги -Ледюка
(поперечная разность
температур)
Эффект Нернста -
Эттингсгаузена (поперечная
разность потенциалов)
Изменение сопротивлений
в магнитном поле
Эффект Нернста (про-
дольная разность темпе-
ратур)
Эффект Маджи-Риги-
Ледюка (изменение тепло-
проводности в магнитном
поле)
Продольный эффект
Нернста-Эттингсгаузена
(продольная разность
потенциалов)
7* 99
- эффект Маджи - Риги - Ледюка, заключающийся в
изменении (уменьшении) электронной теплопроводности, есть
следствие того, что эффективная длина свободного пробега
электронов вдоль теплового потока уменьшается вследствие
закручивания электронных траекторий;
- эффект Нернста - Эттингсгаузена (изменение термо-
э. д. с. в магнитном поле) возникает также в результате
закручивания траекторий электронов; по этой причине изменяется
средняя энергия электронов в потоке, а следовательно,
кинетический член в термо-э. д. с. (е7).
Выше мы приводим таблицу всех гальвано- и термомагнитных
явлений, которая поможет читателю запомнить их и разобраться в
их классификации.
1.8. ФОТОПРОВОДИМОСТЬ
В явлении фотопроводимости, т. е. изменении сопротивления
вещества под действием света, различают нормальный фотоэффект
¦*- увеличение проводимости, и аномальный - обратное явление.
Аномальный фотоэффект - явление редкое, поэтому мы на нем
останавливаться не будем.
В принципе увеличение электропроводности под действием
освещения могло бы объясняться и увеличением I подвижности
носителей, и увеличением их концентрации. Однако прямыми
опытами было показано, что во всех случаях мы имеем дело с
увеличением концентрации, а подвижность световых и темновых
носителей остается одной и той же *>.
Существуют три пути для увеличения концентрации носителей
под действием света:
1) кванты света вырывают электроны из заполненной зоны и
забрасывают их в зону проводимости (рис. 1.28-/);
*) Время, которое проводит носитель, освобожденный светом, в зоне
проводимости, колеблется в пределах 102-10-9 сек, а время между
столкновениями в зоне составляет 10-10-10~13 сек. Следовательно, за время
своего пребывания в зоне фотоноситель испытывает миллионы
столкновений.
Непосредственно после заброса энергия фотоносителя определяется
энергией светового кванта. Однако теория и опыт показывают, что
нескольких десятков столкновений вполне достаточно, чтобы электрон
приобрел равновесную тепловую энергию. Поэтому подавляющую часть
времени жизни фотоноситель движется с тепловой скоростью и его
подвижность равна подвижности тепловых носителей.
100
при этом одновременно возрастает число дырок и электронов;
2) электроны вырываются из заполненной зоны и забра-
сываются на свободные примесные уровни; при этом возрастает
дырочная проводимость (рис. 1.28-2);
Рис. 1.28. Схема возможных путей генерации и рекомбинации носителей:
/' - прямая (межзонная) рекомбинация; 2' и 3' - рекомбинация через примесные
центры; 2' - электрон с примесного центра "падает" в валентную зону, а на
освободившееся место "падает" электрон из зоны проводимости; 3' - то же происходит
в обратном порядке: а - энергетические уровни, соответствующие нормальным
состояниям электрона на примесном центре; б - энергетические уровни,
соответствующие возбужденным состояниям электрона на примесном центре.
3) электроны забрасываются с примесных уровней в сво-
бодную зону и увеличивается электронная проводимость (рис.
1.28-3).
Рассмотрим вначале качественно явление фотопроводимости на
примере третьего случая.
ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
ФОТОПРОВОДИМОСТИ
Пусть интенсивность света такова, что в единицу времени с
донорных атомов срывается под его действием g электронов. Тогда
с момента начала освещения концентрация носи-
101
телеи начнет расти по закону
' 0*160)
где
А п = п - п0
и п0 - равновесная концентрация носителей.
Очевидно, что процесс роста концентрации не может
продолжаться бесконечно. Действительно, по мере увеличения
числа свободных носителей и числа свободных мест на примесных
уровнях будет расти вероятность рекомбинации и через некоторое
время второй процесс уравновесит первый. После этого полное
число тепловых (g0) и световых (g) забросов в 1 сек будет равно
полному числу актов рекомбинаций и концентрация носителей
будет стационарной
(А/гг-г). "" ~
Обозначим время жизни фотоносителя, т. е. время, которое в
среднем проводит носитель, созданный светом, в зоне
проводимости, т. Тогда число фотоэлектронов, рекомбинирующих в
1 сек *\ будет Ап/т, и, следовательно, уравнение (1.160) с учетом
рекомбинации должно быть переписано в виде
dAti Дл 1 />
1 \
-*г=я-т; (1Л61)
