内光电效应
内光电效应是指某些半导体受到光照时,材料中处于价带的电子吸收光子能量,通过禁带跃入导带,使导带内电子浓度和价带内空穴增多,即激发出光生电子一空穴对,从而使半导体材料产生电效应。产生内光电效应的条件是:光子能量必须大于材料的禁带宽度。
时按其工作原理不同,内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。
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(1)光电导效应。
光电导效应是指半导体受到光照时,其内部原子释放的电子留在内部而使物体导电性增加,电阻率下降的现象。绝大多数的高电阻率半导体都具有光导效应,主要器件有光敏电阻
光敏电阻中光电导作用的强弱是用其电导的相对变化来标志的。要提高光敏电阻的灵敏度,需尽量减少电极间的距离。
使用光电导探测器时,需要制冷和加上定偏压,否则会使响应率降低,噪声大,响应频率窄。的部
(2)光生伏特效应。
光生伏特效应是指光照引起PN结两端产生电动势的效应,也常称为光电池因为它可以像电池那样为外电路提供能量。基于此效应的主要器件有光敏二极管(也称光电二极管)、光敏三极管(也称光电三极管)等。
①光电二极管有2种工作状态:(a)当光电二极管上加有反向电压时,管子中的反向电流将随光照强度的改变而改变,光电强度越大,反向电流越大。大多数情况下光电二极管都工作在这种状态8(b)光电二极管上不加电压,利用FN结在受光照射时产生正向电压的原理,把它用作微型光电池。这种工作状态一般用作光电检测器。光电二极管有4种类型,即N结型、PN结型、雪崩型和硝特基型,常用的是用硅制成的PN结型。
②光电三极管。可等效看作一个光电二极管与一只晶体三概管的结合,所以它具有放大作用。其最常用的材料是硅,一般仅引出集电极和发射极,它的光谱范围与光电二极管相同。
光电池与外电路连接有2种方式:一种是把PN结的两端通过外导线短接,形成流过外电路的电流,称为光电池的输出短路电流,其大小与光强成正比。另一种是开路电压输出,开路电压与光照度呈非线性关系,当光照度大于100k时呈饱和特性。
光生伏特效应根据其产生电势的机理可分为以下4种
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①侧向光生伏特效应;又称殿巴效应。当半导体光电器件的光灵敏面受光照不均匀时,由载流子浓度梯度变化而产生的光电效应。此类光电器件有半导体位置敏感器件,称反转光敏极管。国数
②FN结光生伏特效应:光照射到距表面很近的半导体EN结时,在NN结内电场的作用下,P区的自由电子移向N区,N区的空穴向P区移动。如果PN结是开路的,则在N结两端产生一个附加电势,称为光生电动势。光生伏特探测器就是利用这个效应制成的》制造光生伏特探测器常用材料有砷化钢(hsb)、碲镉汞( HgCdTe)等。
③光电磁效应洋导体受强光照射并在光照垂直方向外加磁场时,垂直于光和磁场的半导体两端面间产生电势的现象称为光电磁效应。利用光电磁效应制成的红外探测器,称为光电磁探测器。光电磁探测器响应波段在7m左右,时间常数小响应速度快,不用加偏压,内阻极低,噪声小,性能稳定,但其灵敏度低。,钟1许管斜张一
④贝克勒耳效应:贝克勒耳效应是液体中的光电效应。当光照射浸在电解液中的2个同样电极中的任一个电极时,在两电极间将产生电势,这种效应称为贝克教耳
光电传感器是将光信号换成电信号的传感器器件。
