光电检测技术及应用 教学课件 作者 徐熙平 第2章 光电效应.ppt

* 能量最高的是价电子填满的能带，称为价带。 价带以上的能带基本上是空的，其中最低的带称为导带。 价带与导带之间的区域则称为禁带。 绝缘体的禁带比较宽，价带被电子填满，而导带一般是空的。 半导体的能带与绝缘体相似，在理想的绝对零度下，也有被电子填满的价带和全空的导带，但其禁带比较窄。正因为如此，在一定的条件下，价带的电子容易被激发到导带中去。半导体的许多重要特性就是由此引起的。 导体的能带情况有两种：一是它的价带没有被电子填满，即最高能量的电子只能填充价带的下半部分，而上半部分空着；二是它的价带与导带相重迭。 * 能量最高的是价电子填满的能带，称为价带。 价带以上的能带基本上是空的，其中最低的带称为导带。 价带与导带之间的区域则称为禁带。 绝缘体的禁带比较宽，价带被电子填满，而导带一般是空的。 半导体的能带与绝缘体相似，在理想的绝对零度下，也有被电子填满的价带和全空的导带，但其禁带比较窄。正因为如此，在一定的条件下，价带的电子容易被激发到导带中去。半导体的许多重要特性就是由此引起的。 导体的能带情况有两种：一是它的价带没有被电子填满，即最高能量的电子只能填充价带的下半部分，而上半部分空着；二是它的价带与导带相重迭。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 《光电检测技术及应用》 第2章 光电效应 任课教师：徐熙平 目 录 2.1半导体物理基础 半导体特性、能带、半导体导电结构、载流子的运动，PN结、半导体对光的吸收。 2.2内光电效应 光电导效应、光生伏特效应。 2.3外光电效应 第2章 光电效应 光电效应 光电导效应 如：光敏电阻 内光电效应 非放大型 光二、光电池 光生伏特 放大型 光三、场效应管 雪崩光电二极管 非放大型 如：真空光电管 外光电效应 放大型 如：光电倍增管 光电效应 光照射到物体上使物体发射电子、或导电率发生变化、或产生光电动势等。 物质受到光照后所产生的光电子只在物质内部运动而不会逸出物质外部。 物质受到光照后向外发射电子。 半导体受光照射后，其内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减小。 光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属半导体接触面的两侧产生光电动势。 第2章 光电效应 一、半导体物理基础 电子器件中，常用的半导体材料有： 元素半导体：硅、锗、硒等； 化合物半导体：砷化镓 GaAs 、铝砷化镓 Ga1-xAlxAs 、硫化镉 CdS 和硫化铅 PbS 等； 导体 半导体 绝缘体 10－6 ??cm 10－3 1012 铜，银等 硅，锗等 硫化镉 云母，琥珀 多数现代电子器件是有性能介于导体和绝缘体之间的半导体制成的，这里的性能指导电能力、电阻率。 第2章 光电效应 一、半导体物理基础 1、半导体的特性 1）半导体的电阻温度系数一般是负的，它对温度的变化非常敏感。根据这一特性，制作了许多半导体热探测元件。 2）半导体的导电性能可受极微量杂质的影响而发生十分显著的变化。随着所掺入的杂质的种类不同，可以得到相反导电类型的半导体。如在硅中掺入硼，可得到P型半导体；渗入锑可得到N型半导体。 3）半导体的导电能力及性质会受热、光、电、磁等外界作用的影响而发生非常重要的变化。例如沉积在绝缘基板上的硫化镉层不受光照时的阻抗可高达几十甚至几百兆欧，但一旦受到光照，电阻就会下降到几十干欧，甚至更小。 沉积在绝缘板上的硫化镉层不受光照时的阻抗可高达几十甚至几百兆欧，但一旦受到光照，电阻就会下降到几十千欧。 纯硅在室温下的电导率为5×10－6?－1?cm-1，当掺入硅原子数的百万分之一的杂质时，电导率却上升至2?-1?cm-1，几乎增加了一百万倍。 第2章 光电效应 一、半导体物理基础 2、能带理论 原子：由带正电的原子核与一些带负电的电子组成的 能级：电子绕核稳定运动的能量称为能级（里低内高） 能带：能量区域密集的能级成为能带-价带、导带、禁带 价带 满带 禁带 导带 空带 自由电子占据的能带 看动画 能量最高的是价电子填满的能带，称为价带。 价带以上的能带基本上是空的，其中最低的带称为导带。 价带与导带之间的区域则称为禁带。 空的导带 均被电子占据 第2章 光电效应 一、半导体物理基础 绝缘体、半导体、导体的能带情况 绝缘体的禁带比较宽，价带被电子填满，而导带一般是空的。 半导体的能带与绝缘体相似，在理想的绝对零度下，也有被电子填满的价带和全空的导带，但其禁带比较窄。正因为如此，在一定的条件下，价带的电子容易被激发到导带中去。 导体的能带情况有两种：一是它的价带没有被电子填满，即最高能量的电子只能填充价带的下半部分，而上半部分空着；二是它的价带与导带相重迭。 第2章 光电效应 一、半导体物理基础 3、半