Зонная теория металлов, диэлектриков и полупроводников, страница 13

Величины этих концентраций определяются количеством возбужденных светом носителей , находящихся в зоне до рекомбинации (в течении времени жизни ).

(время релаксации по энергии  сек, время жизни  сек).

,                                                                   (5)

.                                                                   (6)

Стационарному значению концентрации неравновесных носителей соответствует стационарное состояние неравновесной проводимости

.                                      (7)

Здесь и  характеризуют взаимодействие света с веществом и описывают процессы генерации неравновесных носителей, а подвижности и времена жизни характеризуют взаимодействие носителей с веществом и определяют процессы движения и рекомбинации неравновесных носителей.

Если  или ,то

.                                                               (8)

Это случай монополярной проводимости.

Лекция 14.

Фотогальванический эффект (эффект Дембера).

Если однородный п/п осветить сильно поглощаемым светом, то в его приповерхностном слое, где происходит поглощение света, возникнут неравновесные электроны и дырки, которые будут диффундировать вглубь п/п (см. рис.).

Электроны опережают дырки, так как их подвижность больше, чем дырок. Это приведет к разделению зарядов, и верхняя грань приобретает положительный заряд, а нижняя – отрицательный, то есть в полупроводнике возникает электрическое поле и э.д.с. Эту объемную э.д.с., возникающую при неравномерном освещении однородного п/п, называют э.д.с. Дембера.

Э.д.с. Дембера между точками 1 и 2 полупроводника с фотопроводимостями в точках  и  соответственно равна

,

где .

Термоэлектрические явления.

К термоэлектрическим явлениям относятся три эффекта: эффект Зеебека – возникновение термоэлектрического напряжения в цепи, состоящей из двух проводников, места соединения которых находятся при различных температурах; эффект Пельтье – выделение или поглощение тепла на контакте двух проводников при прохождении электрического тока; эффект Томсона – выделение или поглощение тепла в объеме проводника при прохождении электрического тока и наличии градиента температуры.

Сначала рассмотрим однородный полупроводник при наличии градиента температуры. Если п/п нагрет неравномерно, то средняя энергия носителей заряда и их концентрация будут больше там, где выше температура. Следовательно, градиент температуры в однородном п/п приводит к градиенту средней энергии носителей заряда, и к градиенту их концентрации, вследствие чего возникнет диффузионный поток носителей, то есть появится ток. Но в разомкнутой цепи в стационарном состоянии плотность тока во всех точках образца равна нулю. В данном случае это возможно благодаря появлению в результате разделения зарядов электрического поля, которое вызовет в каждой точке п/п ток, компенсирующий поток носителей, обусловленный градиентом температуры. На образце возникает э.д.с., которую называют термоэлектродвижущей силой (термо – э.д.с.).