Спектральная зависимость фотопроводимости

Спектральная зависимость фотопроводимости определяется спектром поглощения полупроводника. Область собственного поглощения имеет длинноволновую (красную) границу, соответствующую длине волны света λ_порог = hc/ΔW (рис. 2 и 3).

С ростом энергии фотонов λ < λ_порог фотопроводимость резко увеличивается, достигает максимума, а затем уменьшается (синяя граница фотопроводимости). В районе синей границы весь световой поток поглощается в приповерхностном слое полупроводника, при этом за счет поверхностной рекомбинации время жизни τ носителей заряда резко уменьшается.

Так как запрещенная зона различных полупроводниковых веществ имеет ширину от десятых долей электрон-вольта до двух трех электрон-вольт, фотопроводимость может обнаруживаться в инфракрасной, видимой (λ = 0.40÷0.76 мкм) или ультрафиолетовой частях спектра электромагнитных волн.

По длинноволновому краю фотопроводимости может быть определена ширина запрещенной зоны полупроводника. Из рис. 2 видно, что пороговая длина волны для германия λ_порог = 1.8 мкм и лежит в инфракрасной области спектра. Отсюда широна запрещенной зоны для германия ΔW = hc/λ_порог = 0.72 эВ. Ширина запрещенной зоны кремния ΔW = 1.12 эВ и пороговая длина волны λ_порог =1.15 мкм также лежит в инфракрасной области спектра.

Области примесного поглощения находятся в длинноволновой (дальней инфракрасной) области спектра. Примесная фотопроводимость обычно значительно меньше собственной, т.к. концентрация атомов примеси на много порядков меньше концентрации атомов основной решетки.