Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
7°. Явление заметного возрастания квантового выхода (и фототока насыщения) в определенных диапазонах частот падающего излучения называют селективным (избирательным) фотоэффектом. В этом случае квантовый выход сильно зависит от угла падения излучения и от его поляризации. В случае излучения, поляризованного в плоскости падения (р-волна) селективный фотоэффект максимален и зависит от угла падения і, возрастая при его увеличении от О до 5 .
Если излучение поляризовано в плоскости, перпендикулярной к плоскости падения (s-волна), то селективный фотоэффект отсутствует. Указанные особенности свидетельствуют о влиянии волновых свойств света на внешний фотоэффект.
8°. При очень больших значениях интенсивности света, испускаемого мощными лазерами, фотоэлектрон в процессе выхода из фотокатода может столкнуться не с одним, асNфотонами и получить энергию, равнуюNhv. Это явление называют многофотонным (N-фотонным) фотоэффектом, или нелинейным фотоэффектом.
728
V.10. ДЕЙСТВИЯ СВЕТА
Уравнение Эйнштейна для ^V-фотонного внешнего фотоэффекта имеет вид
Nhv =A + Wkmhkc.
Красная граница фотоэффекта в этом случае равна
V* = -А_ = Ї9
0 (Nh) N ’
т. е. зависит от интенсивности света, убывая при увеличении последней.
9°. Внешний фотоэффект, вызванный фотонами рентгеновского или гамма-излучения, заключается в поглощении энергии фотона атомом и выбрасывании электрона из какой-либо внутренней оболочки атома. При этом атом оказывается возбужденным, и фотоэффект сопровождается испусканием фотона вторичного рентгеновского излучения или добавочного фотоэлектрона в том случае, если энергия возбуждения атома передается одному из его электронов (эффект Оже).
10°. В кристаллических полупроводниках и диэлектриках помимо внешнего фотоэффекта наблюдается внутренний фотоэффект (фотопроводимость), заключающийся в увеличении электропроводности этих веществ за счет возрастания в них числа свободных носителей тока (электронов проводимости и дырок). При энергии фотона hv0 > W0, где W0 — энергия активации проводимости в беспримесных веществах (разность между энергиями электрона на нижнем уровне зоны проводимости и верхнем уровне валентной зоны), может происходить переброс электрона из заполненной валентной зоны в зону проводимости, частоту V0 называют красной границей фотопроводимости.
Удельная электрическая проводимость а полупроводника или диэлектрика, подвергающегося воздействию электромагнитного излучения, равна с = C0 + оф, где C0 — темповая удельная электрическая проводимость (в отсутствие облучения) и Сф — удельная фотопроводимость.
Для беспримесного (собственного) полупроводника
°ф = епф (ип(*п> + "р(Т»>
где е — элементарный заряд, — число пар неравновесных носителей (электронов и дырок), генерируемых
V.10.1 ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
729
светом в единице объема полупроводника за единицу времени, UnVLUp — подвижности электронов и дырок, а (тп) и (гр) — средние времена жизни этих носителей за-
AW
ряда. Красная граница фотопроводимости V0 = -^-5 , где
AW0 — энергия активации собственной проводимости.
В примесных полупроводниках п- и p-типа красная граница фотопроводимости определяется энергией активации примесной проводимости: для полупроводников
AWn AWp
п-типа V0 = , а для полупроводников p-типа V0 = .
Если частота света v > ---і;, то фотопроводимость при-
ft
месного полупроводника осуществляется за счет неравновесных носителей.зарядов обоих знаков, имеющих различные концентрации An и Ар: = е(ипАп +
+ UpAp). Если полупроводник и-типа, a AWn < hv AW0, то Ap = О, и фотопроводимость осуществляется только за счет неравновесных электронов в зоне проводимости. Если полупроводник p-типа, a AWp < hv < AWr0, то An = '0, и фотопроводимость осуществляется только за счет неравновесных дырок в валентной зоне.
11°. Вентильный фотоэффект (фотоэффект в запирающем слое) состоит в возникновении электродвижущей силы вследствие внутреннего фотоэффекта вблизи поверхности контакта между металлом и полупроводником, р-и-перехода или гетероперехода (контакта двух различных по химическому составу полупроводников). Такой контакт имеет одностороннюю проводимость, связанную с обеднением слоев полупроводников, прилегающих к поверхности контакта, носителями тока (электронами проводимости и дырками). Внутренний фотоэффект в полупроводниках вызывает нарушение равновесного распределения носителей тока в области контакта и приводит к изменению контактной разности потенциалов по сравнению с равновесной, т. е. к возникновению фотоэлектродвижу-щей силы (фото-ЭДС). Фото-ЭДС, возникающая под действием монохроматического света, пропорциональна его интенсивности. Красная граница вентильного фотоэффекта на р-п-переходе определяется величиной W0.
730
V.10. ДЕЙСТВИЯ СВЕТА
Вентильный фотоэффект в p-/i-переходе представляет непосредственное преобразование энергии электромагнитного излучения в энергию электрического тока. Это явление используют в фотоэлектрических источниках тока (кремниевые, германиевые и другие фотоэлементы).
