У випадку, коли електрони зони прохідності й електрони не повністю заповненої валентної зони за рахунок світла переходять всередині зони з одного рівня на інший, відбувається поглинання світла вільними носіями заряду. Це поглинання пропорційне концентрації вільних носіїв заряду, квадрату довжини хвилі падаючого світла і зворотньо пропорційне рухливості носіїв. Якщо енергетичні зони у напівпровідника важкі, то поглинання вільними носіями заряду, наприклад, дирками в германію, може бути викликано також і переходами дирок між окремими підзонами складної валентної зони. Ці переходи відбуваються з дотриманням закону зберігання хвильового вектору. В спектрах поглинання вони проявляються у вигляді максимумів.
Оптичне поглинання напівпровідника, обумовлене взаємодією випромінювання з коливальними рухами кристалічної решітки, називають решіточним. Незалежно від механізму взаємодії між полем випромінювання і фононами процес поглинання підкорюється закону зберігання енергії і хвильового вектору. Решіточне поглинання спостерігається у вигляді піків поглинання, які завжди накладаються на абсорбацію вільних носіїв заряду.
При наявності в напівпровіднику домішок його оптичне поглинання може бути пов’язане з іонізацією домішок або збудженням електрону нейтральної домішки в кристалі. Це поглинання називають домішковим.
При іонізації домішок енергія поглинання кванта світла розходиться на перехід електронів із донорних рівнів у зону прохідності й із валентної зони на акцепторні рівні, що в спектрі поглинання проявляється у вигляді домішкової полоски поглинання. Якщо при освітленні напівпровідника світлом відбувається перехід електрона домішки із основного стану в збуджений, то спостерігається лінійний спектр поглинання. У випадку, коли донорні рівні знаходяться поблизу дена зони прохідності, домішкове поглинання, обумовлене переходами електронів домішок із основного стану в збуджений або в зону прохідності, повинно знаходитися в далекій інфрачервоній області спектру м й експериментально може спостерігатися лише при низьких температурах, коли більша частина атомів домішок не іонізована. Те ж саме можна сказати і про спектр поглинання акцепторної домішки.
Із сказаного вище випливає, що перехід електрона у вільний стан або утворення дирки, може здійснюватися під дією світла.
Фотопровідність напівпровідників. Енергія падаючого на напівпровідник світла передається електронам. При цьому енергія, яка передається кожному електрону, залежить від частоти світових коливань і не залежить від яскравості світла (сили світла). Зі збільшенням яскравості світла збільшується число поглинаючих світло електронів, але не енергія, яку отримує кожен із них. Потрібно відмітити, що енергія фотону визначається вираженням:
(5.2)
де h – постійна Планка;
– частота світлових коливань;
– довжина хвилі падаючого світла, виражена
в мікрометрах.
Для кожного окремого напівпровідника повинна існувати порогова довжина, хвилі, визначальна енергія кванта, достатній для збудження електрона зі самого верхнього рівня валентної зони на найнижчий рівень зони проникливості, тобто рівна ширині забороненої зони. Тому, маючи експериментальну залежність фотопровідності напівпровідника від довжини хвилі падаючого світла, можна визначити ширину його забороненої зони, екстраполював круто падаючу криву в довжинохвильову область до пересічення з віссю абсцис.
Фотопровідність напівпровідника 
визначається
як різниця удільної електропровідності при освітленні і в темноті:
, (5.3)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.