理论基础 光电导效应指固体受光照而改变其电导率。此效应是最早发第 现的光电现象。半导体和绝缘体都有这种效应 第电导率正比于载流子浓度及其迁移率的乘积。 章光电信息 节入射光的光子能量等于或大于与该激发过程相应的能隙△E光 光(禁带宽度或杂质能级到某一能带限的距离),也就是光电导有 电 导一个最大的响应波长,称为光电导的长波限λc,若λc以 效um计,△E以eV计,则λc与△E的关系为 λc=124/△E 技术物理基础 就光电器件而言,最重要的参数是灵敏度,弛豫时间和光谱基 分布。下面讨论一下光电导体的这三个参数
第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 1 第 三 节 光 电 导 效 应 第一章 上一页 回首页 下一页 回末页 结束 回目录 光电导效应指固体受光照而改变其电导率。此效应是最早发 现的光电现象。半导体和绝缘体都有这种效应。 电导率正比于载流子浓度及其迁移率的乘积。 入射光的光子能量等于或大于与该激发过程相应的能隙 ΔE (禁带宽度或杂质能级到某一能带限的距离)，也就是光电导有 一个最大的响应波长，称为光电导的长波限λC ， 若λC 以 μm 计，ΔE 以eV 计，则λC与ΔE的关系为 λC = 1.24 / ΔE 就光电器件而言，最重要的参数是灵敏度，弛豫时间和光谱 分布。下面讨论一下光电导体的这三个参数。 上一节
理论基础 6电导体的灵敏度 灵敏度通常指的是在一定条件下,单位照度所引起的光电流。第 由于各种器件使用的范围及条件不一致,因此灵敏度有各种不 第 同的表示法。光电导体的灵敏度表示在一定光强下光电导的强 节弱。它可以用光电增益G来表示。根据恒照即定态条件下电子与光 光空穴的产生率与复合率相等可推导出 章光电信息 电 G=βτ/t 导式中β为量子产额,即吸收一个光子所产生的电子空穴对数;τ技 效为光生载流子寿命;t为载流子在光电导两极间的渡越时间,一术 应般有 /HE =|/HU 理 将式(1)代入式(2)可得 基 G=βuU/2 上团回下回写 2
第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 2 第 三 节 光 电 导 效 应 第一章 上一页 回首页 下一页 回末页 结束 回目录 一、光电导体的灵敏度 灵敏度通常指的是在一定条件下，单位照度所引起的光电流。 由于各种器件使用的范围及条件不一致，因此灵敏度有各种不 同的表示法。光电导体的灵敏度表示在一定光强下光电导的强 弱。它可以用光电增益G来表示。根据恒照即定态条件下电子与 空穴的产生率与复合率相等可推导出： G = βτ/ tL ： （1） 式中β为量子产额，即吸收一个光子所产生的电子空穴对数；τ 为光生载流子寿命；tL为载流子在光电导两极间的渡越时间，一 般有 tL = l /μE = l2 /μU （2） 将式（1）代入式（2）可得 G = βτμU/l2
理论基础 式中为光电导体两极间距;p为迁移率;E为两极间的电场强度第 第:U为外加电源电压。可知,光电导体的非平衡裁流子寿命越章 长,迁移率μ越大。光电导体的灵敏度(光电流或光电增益)就 节越高。而且,光电导体的灵敏度还与电极间距的平方成反比米 电 光如果在光电导体中自由电子与空穴均参与导电,那么,光电增信 电益的表达式为 效 G=βτnn+儿/2 子和空穴的迁移率 技术物理基础 应式中和分别为自由电子和空穴的寿命;和μ分别为自由电物 上团回下回写
第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 3 第 三 节 光 电 导 效 应 第一章 上一页 回首页 下一页 回末页 结束 回目录 式中l为光电导体两极间距；μ为迁移率；E为两极间的电场强度 ；U为外加电源电压。可知，光电导体的非平衡载流子寿命τ越 长，迁移率μ越大。光电导体的灵敏度（光电流或光电增益）就 越高。而且，光电导体的灵敏度还与电极间距l的平方成反比。 如果在光电导体中自由电子与空穴均参与导电，那么，光电增 益的表达式为 G = β(τnμn +τpμp )U/l2 式中τn和τp分别为自由电子和空穴的寿命；μn和μp分别为自由电 子和空穴的迁移率
理论基础 二、光电导的弛豫 光电导是非平衡载流子效应,因此有一定的弛豫现象:光照菊 第射到样品后,光电导逐渐增加,最后达到定态。光照停止, 章 光电导在一段时间内逐渐消失。这种现象表现了光电导对光 节强变化反应的快慢。光电导上升或下降的时间就是弛豫时间,老 电 光或称为响应时间。显然,弛豫时间长,表示光电导反应慢, 电这时称为惯性大:弛豫时间短,即光电导反映快,称为惯性 效小。从实际应用讲,光电导的弛豫决定了在迅速变化的光强 应下,一个光电器件能否有效工作的问题。从光电导的机理来 信息技术物理 看,弛豫现象表现为在光强变化时,光生载流子的积累和消 失的过程。因此,要讨论弛豫现象,必须研究光生载流子的基 产生和复合。 上团回下回写
第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 4 第 三 节 光 电 导 效 应 第一章 上一页 回首页 下一页 回末页 结束 回目录 二、光电导的弛豫 光电导是非平衡载流子效应，因此有一定的弛豫现象：光照 射到样品后，光电导逐渐增加，最后达到定态。光照停止， 光电导在一段时间内逐渐消失。这种现象表现了光电导对光 强变化反应的快慢。光电导上升或下降的时间就是弛豫时间， 或称为响应时间。显然，弛豫时间长，表示光电导反应慢， 这时称为惯性大；弛豫时间短，即光电导反映快，称为惯性 小。从实际应用讲，光电导的弛豫决定了在迅速变化的光强 下，一个光电器件能否有效工作的问题。从光电导的机理来 看，弛豫现象表现为在光强变化时，光生载流子的积累和消 失的过程。因此，要讨论弛豫现象，必须研究光生载流子的 产生和复合
理论基础 在分析定态光电导和光强之间的关系时,通常讨论下面的两第 种情况: 第1、直线性光电导的弛豫过程(即光电导与光强呈线性关系)章 对直线性光电导材料而言,在光强照射下,增加的电子密度 节△n(或空穴密度△p)与光强关系可表示为 光 电 光 An=al 导τ,这时,对直线性光电导可得: 效 信息技术 电在定态的情况下,如果光生载流子有确定的复合几率或寿命息 △n/ aβ 应式中是以光子计算的入射光强(即单位时间内通过单位面积物 的光子数);a为光电导体对光的吸收系数。由此可知,光生理 载流子的密度与光强成正比,电导率的增量与光强也成正比。基 上团回下回写
第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 5 第 三 节 光 电 导 效 应 第一章 上一页 回首页 下一页 回末页 结束 回目录 在分析定态光电导和光强之间的关系时，通常讨论下面的两 种情况： 1、直线性光电导的弛豫过程（即光电导与光强呈线性关系） 对直线性光电导材料而言，在光强照射下，增加的电子密度 Δn（或空穴密度Δp）与光强I的关系可表示为 Δn =αI 在定态的情况下，如果光生载流子有确定的复合几率或寿命 τ，这时，对直线性光电导可得： Δn/τ=Inαβ 式中In是以光子计算的入射光强（即单位时间内通过单位面积 的光子数）；α为光电导体对光的吸收系数。由此可知，光生 载流子的密度与光强成正比，电导率的增量与光强也成正比