Фотоэлектрическими называют такие приборы, в которых лучистая энергия преобразуется в электрическую.

Принцип действия полупроводниковых фотоэлектрических приборов основан на использовании внутреннего фотоэффекта, суть которого заключается в следующем. Лучистая энергия излучается в виде квантов света (фотонов) с энергией , где – постоянная Планка, – частота излучения. Под воздействием этой энергии в чистых полупроводниках (и в меньшей степени в диэлектриках) энергия части валентных электронов может увеличиться настолько, что они смогут преодолеть запрещенную зону и перейти в зону проводимости. В примесных полупроводниках n-типа под воздействием лучистой энергии электроны с донорных уровней могут перейти в зону проводимости, а в полупроводниках р-типа дырки с акцепторных уровней – в валентную зону (т.е. фактически валентные электроны перейдут на акцепторные уровни). Для того чтобы электроны чистого полупроводника могли преодолеть запрещенную зону, необходимо сообщить им энергию, большую энергии активации собственной электропроводности или в крайнем случае равную ей, т.е. нужно выполнить условие возникновения фотоэффекта . В примесных полупроводниках электронам нужно сообщить энергию большую (или равную), чем энергия ионизации , то есть .

Полупроводник при этом приобретает добавочную проводимость, которая называется фотопроводимостью. Отметим, что проводимость, обусловленная тепловым возбуждением носителей заряда, называется также темновой проводимостью. Когда энергия фотона равна энергии активации (энергии ионизации для примесных полупроводников), ее называют порогом фотоэффекта. Длину волны , соответствующую минимальной частоте , называют красной границей внутреннего фотоэффекта. При этом [Гц] = 3 .1014/, где – в мкм.

Для разных полупроводников значения различны. Так, для германия ≈1,7 мкм, т.е. граница фотоэффекта лежит в инфракрасной области.

• Назад
• Вперёд