Основы теории фотопроводимости - Роуз А.
Скачать (прямая ссылка):
') Не сіедуег смешивать с часто используемым в литературе термином ^квантовый вшод», который определяется как оглашение числя освобож^к'нн Светом ПЧС1ІТ с тей к чнс.[) ноыоии-н-ны* фотинов — Прим. реО. 16 ' Главо 2
изменение напряжения, приложенного к фотопроводнику, ИЛИ непрерывное Изменение расстояния меж IV электродами. Ранее во многих работах по фотопроводимости приписывалось особое значение коэффициенту усиления, равному единице, что оправдывается в случае вакуумных фотоэлементов. Как будет показано ниже, предположение о том, что максимальный коэффициент усиления равен единице, соответствует специальным Электродам, а именно «запирающим» электродам, в то время как здесь рассматриваются более часто встречающиеся омические электроды. Время пролета может быть записано в виде
jV = ^ = W = W' (2'4>
где Vrt —дрейфовая скорость, <f — напряженность электрического ПОЛЯ, ц — подвижность свободных электронов и L — расстояние между электродами.
Используя (2.4), можно переписать (2-3) в следующем виде:
/ = *-?-У- (2.5)
Из (2.5) видно, что фототок должен увеличиваться линейно с приложенным напряжение.м, если время жизни и подвижность не зависят от напряжения. Можно также сделать вывод о том. что до тех пор, пока не начинает играть роль какой-то другой физический процесс, коэффициент усиления может неограниченно возрастать при увеличении напряжения или при уменьшении расстояния между электродами-
Однако здесі, Следует отметить (подробно это рассмотрено в гл. 4). Что когда напряжение достигает значения, приблизительно удовлетворяющего соотношению
VC = fRe, (2.6)
то обнаруживается повое физическое явление, а именно внешнее поле ВВОДИТ в фотопроводник Объемный заряд электронов, равный по величине заряду электронов, генерированных светом- Здесь С — межэлектродная емкость, приходящаяся па единицу площади Произведенце усиїения на ширину полосы 1Iпеть / 17
поперечного сечения образца. Увеличение напряжения приводит к пропорциональному увеличению этого объемного заряда. При напряжениях, соответствующих равенству (2.6) и более высоких, время пролета становится равным времени диэлектрической релаксации фотопроводника, и оба времени уменьшаются при дальнейшем увеличении напряжения. Покажем, что условию (2 6) соответствует равенство времени пролета и времени диэлектрической релаксации. Преобразуя (2.6), имеем
inVCn __ 4.T?fgn KL ~~ KL ¦ (2-'1
Если произвести подстановку (KjAnL) ¦ 10~12= С, то после преобразования (2.7) получим1)
= W'10^ = V- (M)
где Трел — время диэлектрической релаксации, а К — диэлектрическая проницаемость.
Используя (2.8) для области достаточно высоких напряжения, при которых происходит инжекция токов, ограниченных объемным зарядом, можно переписать (2.3) в виде
l=eF(2.9)
или
Так как IfeF^G и 1/2лт » AB1 где AB — ширина полосы пропускания усилителя, соответствующая времени фотоответа т, равенство (2.10) можно записать в виде
Здесь G AB — произведение коэффициента усиления на ширину полосы для фотопроводника, рассматриваемого в качестве усилителя, в условиях протекания
') Иг попі,чуются праыцческие единицы н полагаем, я что
2 А. Роуз тока, oiраниченцого объемным зарядом. Заметим, что при эщх усмопиях Tpei равно времени фотоответа. Для многих веществ, обладающих достаточно высо ким сопротивлением, при низких интснсивностях света могут наблюдаться численные значения величины 1/2гттрол, меньшие едннииы. Это означает, что фотопроводники, обладающие высоким коэффициентом усиления, должны проявлять очень большую инерционность.
Равенство (2 11) было выведено для сл\чая свободных электронов и отсутствия уровней прилипания. Если теперь ввести такую систему у р о е н с г і прилипания, находящихся в термическом равновесии с зоной проводимости, чтобы полное число захваченных электронов W1 намного превосходили полное число свободных Электронов то ЭТО П|)ИВОДИТ к двум следствиям. Во-первых, время фотоответа увеличивается в 9?,/У1 раз, так как увеличение числа свободных пи-ипедей приводит также к увеличению числа чачпа-ченных носителей. Второе следствие заключается в том, что напряжение, при котором устанавливаются токи, ограниченные объемным зарядом, увеличивается в lfJllPTi раз, так г<ак увеличение концентрации свободных носителей при инжекции заряда должно ханже увеличивать концентрацию захваченных носителей. Эти Два следствия моп,т быть записаны в виде следующих двух соотношений;
Ъ = ^*- (2.12)
T1 ^ -J- т,,С1| (2,13)
іде т0— время фотоответа, т- е. время, характеризующее инерционность процесса.
Если подставить (2 12) и (2.13) в (2.3), то получим
/ r=eF , (2,14)
Трол
Т, е VJKP полученное выше соотношение (2. Ж
olb=. . (2.15) Произведение усиления на ширину по юсы Часть I 19
Таким образом, посколькусоотношения (2.15) п (2 11) совнадаюі. введение уровней прилипания не меняет пріїцзг.е'іеііия коэффициента усиления па ширину полосы. Причина этой независимости заключается в том, что введение уровней прилипания приводит к
__-Si
Уровни прилипания ~
