光电子学(第五章2).ppt

光照不均半导体或半导体与金属组合不同部位产生电位差。 机理多，存在阻挡层。 光伏器件I-V特性： 结区 p n + + + + + + + + + - - - - - - - - - E 光 I V 短路光I 开路光V 光I 反向饱和I 暗I §5-1 物质中的光吸收 §5-2 光探测的基本物理效应 §5-3 光辐射探测过程中的噪声 §5-4 光辐射的探测方法 ① 光电导效应 ② 光伏效应 1. 外光电效应(光电子发射) 2. 内光电效应(光电导效应与光伏效应) 一、光电效应 二、光热效应 工作：开路，短路，反偏（光电导），正偏。 §5-1 物质中的光吸收 §5-2 光探测的基本物理效应 §5-3 光辐射探测过程中的噪声 §5-4 光辐射的探测方法 ① 光电导效应 ② 光伏效应 1. 外光电效应(光电子发射) 2. 内光电效应(光电导效应与光伏效应) 一、光电效应 二、光热效应 光伏效应 载流子激发-光子 载流子分离-内建E 光I： Id暗I，Is无光照反向饱和I，V加器件V（正+，反-）， k波耳兹曼常数，??1常数，T绝对T 另内光电效应。光照PN结出现。 无光照，结型半导体P和N区，空穴，电子浓度比结区大，浓度梯度使载流子扩展，N与P区积累空穴与电子，内建E，N?P 势垒eVD(a)阻止空穴和电子移，平衡。 光照PN结，光谱效应？ EC EE EV 内建电场 空穴 电子 无光照 光照材料 §5-1 物质中的光吸收 §5-2 光探测的基本物理效应 §5-3 光辐射探测过程中的噪声 §5-4 光辐射的探测方法 ① 光电导效应 ② 光伏效应 1. 外光电效应(光电子发射) 2. 内光电效应(光电导效应与光伏效应) 一、光电效应 二、光热效应 光照（P，N及结），光子能量Eg，激发电子-空穴对，非平衡，新电荷移。 P产生电子离结近（电子扩散长度内），大几率扩散到结边界，E加速运动，穿过势垒达N，积累。 N产生空穴达P，积累。 §5-1 物质中的光吸收 §5-2 光探测的基本物理效应 §5-3 光辐射探测过程中的噪声 §5-4 光辐射的探测方法 ① 光电导效应 ② 光伏效应 1. 外光电效应(光电子发射) 2. 内光电效应(光电导效应与光伏效应) 一、光电效应 二、光热效应 EC EE EV 内建电场 空穴 电子 无光照 光照材料 电动势光照基础，光照消失，电动势不存在。 光照PN结开路，结两端开路V； PN结外接负载回路，I经PN结，方向N?P。 负载0，测短路I EC EE EV 内建E 空穴 电子 无光照 光照 积累多正电荷 积累多负电荷 光生I 结电子与空穴各移向N和P。P积累多正电荷，N积累多负电荷，无光照势垒?(b)，如PN结加正向V。光照PN结端现电动势-光生电动势。 光生伏特效应-光伏效应。 §5-1 物质中的光吸收 §5-2 光探测的基本物理效应 §5-3 光辐射探测过程中的噪声 §5-4 光辐射的探测方法 ① 光电导效应 ② 光伏效应 1. 外光电效应(光电子发射) 2. 内光电效应(光电导效应与光伏效应) 一、光电效应 二、光热效应 形成光生电动势，内部I（光生电动势）IP N?P，光生电动势P与N间正向V正向注入I，方向P?N，PN加V导电机理，流过PN结I： Is PN结反向饱和I e电子电荷 光照PN结，光生电动势，相当PN结端加正向V，结势垒eVD?eVD-eV EC EE EV 内部电流Ip 正向注入I §5-1 物质中的光吸收 §5-2 光探测的基本物理效应 §5-3 光辐射探测过程中的噪声 §5-4 光辐射的探测方法 ① 光电导效应 ② 光伏效应 1. 外光电效应(光电子发射) 2. 内光电效应(光电导效应与光伏效应) 一、光电效应 二、光热效应 PN结外接回路，流经外回路总I光生I和结I关系：