Воздействие света на p-n-переходЭлектронно-дырочные пары, генерируемые в полупроводнике квантами света, разделяются электрическим полем электронно-дырочного перехода. В результате на омических контактах такого p-n-перехода в разомкнутом состоянии при освещении перехода появляется э.д.с. Если замкнуть внешнюю цепь, то в ней будет протекать электрический ток. Следовательно, электронно-дырочный переход может исполнять роль фотоэлемента, преобразующего световую энергию в электрическую. Полупроводниковый фотоэлемент — это полупроводниковый прибор с выпрямляющим электрическим переходом, предназначенный для непосредственного преобразования световой энергии в электрическую.
Рис.4.7. Разделение возбужденных светом носителей под действием поля p-n -перехода
Фотоны, воздействуя на n-p -переход и прилегающие к нему области, вызывают генерацию пар носителей заряда. Возникшие в n- и p -областях электроны и дырки диффундируют к переходу, и если они не успели рекомбинировать, то попадают под действие внутреннего электрического поля, имеющегося в переходе. Это поле также действует и на носители заряда, возникающие в самом переходе. Поле разделяет электроны и дырки. Для неосновных носителей, например, для электронов, возникших в р- области, поле перехода является ускоряющим. Оно перебрасывает электроны в n- область. Аналогично дырки перебрасываются полем из n- области в p -область. А для основных носителей, например, дырок в р- области, поле перехода является тормозящим, и эти носители остаются в своей области, т. е. дырки остаются в р- области, а электроны - в n -области (рис. 4.7). В результате такого процесса в n- и p -областях накапливаются избыточные основные носители, т. е. создаются соответственно заряды электронов и дырок и возникает разность потенциалов, которую называют фото-ЭДС (Еф). С увеличением светового потока фото-ЭДС растет по нелинейному закону (рис.4.8). Рис.4.8. Зависимость фото-ЭДС от светового потока
Значение ЭДС может достигать нескольких десятых долей вольта. При подлючении к p - n- переходу нагрузки в цепи возникает фототок Iф, равный Еф/(Rн+Ri), где Ri - внутреннее сопротивление самого фотоэлемента.
|