Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Роуз А. -> "Основы теории фотопроводимости " -> 13

Основы теории фотопроводимости - Роуз А.

Роуз А. Основы теории фотопроводимости — Мир, 1966. — 192 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviteoriifotoprovodimosti1966.djvu
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 49 >> Следующая


уровни рекомбинации, в то время как увеличение температуры приводит к противоположному результату. Так как свойства этих новых центров рекомбинации до известной степени произвольны, выбор модели для объяснения некоторого определенного явления не вызывает трудностей. Но по этой же причине такой выбор не является однозначным. Чтобы сформулировать критерий для выбора одной из ряда возможных моделей, мы поставим перед собой два вопроса: 1) какие наиболее важные зависимости характеризуют поведение фотопроводников и 2) каковы простейшие модели, необходимые для их объяснения.

Основные зависимости, которые следует рассмотреть, таковы:

1) T*®const, Xo^F-1;

2) IP~Fa, где (необычная люксампер* ная характеристика);

3) Ip ~ Fa, где а>1 или а<0,5 (су пер линейность или сублинейность) 1);

4) «очувствление» светом — увеличение времени жизни носителя одного знака при введении уровней рекомбинации;

5) инфракрасное гашение — уменьшение фототока, создаваемого коротковолновым светом, при освещении более длинноволновым светом;

6) температурное гашение — резкое уменьшение фототока при увеличении температуры до некоторого критического значения.

Модели, рассматриваемые в следующих параграфах, являются простейшими (по мнению автора) из пригодных для объяснения перечисленных выше явлений.

§ 9. Модель, соответствующая условиям X = Const и T0

Для многих чувствительных высокоомных фотопроводников, например для сульфида кадмия, люкс-

') Обычно сублинейной называют зависимость с а<1,— Прим. ред. Рекомбинация

49

амперная характеристика линейна или близка к линейной в широкой области изменений интенсивности света (т. е. T=Const). При этом время ответа фоте-проводкика уменьшается с ростом интенсивности света, причем во многих случаях это уменьшение происходит почти линейно. В фоточувствительных монокристаллах CdS при средней интенсивности света могут наблюдаться примерно одинаковые время жизни свободных носителей и время фотоответа (•— IО-3 сек). Концентрация носителей составляет ~1016 см'5. При очень низких интенсивностях света тот же самый кристалл может иметь то же время жизни ^IO-3 сек, но время фотоответа увеличивается до нескольких минут или часов ( —^ 10* сек). При этом концентрация носителей уменьшается с IO16 до 10« ыг®.

Такое поведение можно объяснить с помощью модели, показанной на фиг. 8. В этой модели предполагается большая концентрация уровней Nr вблизи равновесного уровня Ферми Ef. Кроме уровней Nr, предполагается существование более или менее однородного распределения уровней Nt между E1 и зоной проводимости, концентрация которых значительно меньше концентрации Nr. Уровни Nt показаны на фиг. 8 в виде вертикальной колонки уровней. Соотношение концентраций уровней Nr и Nt подчеркнуто на фиг. 8 различной горизонтальной протяженностью этих уровней. Малая горизонтальная протяженность указывает на относительно низкую концентрацию уровней Тот факт, что эти уровни изображены один под другим, не следует рассматривать как признак того, что они являются возбужденными состояниями многозарядного центра. Эти уровни принадлежат независимым геометрически разделенным друг от друга центрам, прямой переход электронов между которыми невозможен. Переход носителей с одного уровня на другой возможен только через разрешенные зоны.

Для простоты рассуждений примем, что Пг=рг= = IO16 см~3, так что демаркационные уровни совпадают с квазиуровнями Ферми. Сечения захвата

(Sn = IO"20 см2 и Sp=IO-'5 см2) выбраны так, чтобы при облучении светом концентрация свободных электронов была велика по сравнению с концентрацией

-•_

-О-o---

б

Фиг. 8. Энергетическая схема для объяснения влияния уровней прилипания на время фотоответа.

свободных дырок. Сечения захвата для уровней Nr и Nt могут быть выбраны приблизительно одинаковыми. Иногда уровни N, могут обладать сечением захвата для электронов много большим, чем IO"20 См2. Однако это различие несущественно. Концентрация Рекомбинация

51

уровней Nt составляет 10" см-3 в энергетическом интервале, равном kT.

Фиг. 8, а соответствует низкой интенсивности света (/ = IO10 см~3-сек~1). Распределение электронов и дырок по центрам рекомбинации однородно. Поэтому часть уровней Nt оказывается между квазиуровнями ферми и принимает участие в рекомбинации. Однако их число очень мало по сравнению с Nr-

Из рассмотрения схемы, показанной на фиг. 8, а, следует:

= (З-Зб)

я = /т„ = IО10 • IO"3= IO7 CM'3, (3.37) p = ftp= IO10 • IO"8= IO2 см'3, (3.38) = (і + - 1O"3 = 10 сек' (3-39)

величина тор не играет роли, так как фототок определяется свободными электронами.

Фиг. 8,6 соответствует высокой интенсивности света (f = 10,s CAt"3 • сек-1). Поскольку число уровней Nt, превратившихся при освещении в центры рекомбинации, продолжает оставаться пренебрежимо малым по сравнению с Nr, величины тп и тр сохраняют прежние значения:

Tn= IO"3 сек, хр = 10"8 сек. Учитывая далее, что

я = IO13 см-ъ, р = 10« см'3,

получаем

*.. = (' + тг)¦'¦=(• + tw)'»-v=сек- <зм> Эта модель удовлетворяет исходным условиям, а именно: время жизни не зависит от интенсивности света, а время фотоответа сильно уменьшается при увеличении интенсивности света. Очевидно, для получения этих результатов не обязательно, чтобы уровни N1 имели строго однородное распределение и располагались выше уровней Nr вплоть до зоны проводи-мости.-" Определяющим здесь является лишь небольшой участок энергетического распределения уровней Nt (вблизи равновесного уровня Ферми Ei), заполне-яие которого определяет время фотоответа и в пределах которого происходит перемещение электронного квазиуровня Ферми. В рассматриваемом случае этот участок равен примерно 0,3 эв, что соответствует изменению концентрации электронов в IO6 раз при комнатной температуре.
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 49 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed