Лабораторная работа №13

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ И СНЯТИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОРЕЗИСТОРА.

Время-2 час

Цель работы

Сформировать знания студентов с принципом и работой фоторезистора, исследовать его основные характеристики, оценить ширину запрещенной зоны полупроводника, из которого сделан фоторезистор.

Содержание

Фоторезистором называется полупроводниковый прибор, действие которого основано на фотопроводимости – изменении проводимости полупроводника при освещении (внутренний фотоэффект). В полупроводнике под действием света генерируются свободные носители заряда (в отличие от внешнего фотоэффекта, когда электроны под действием света выходят из вещества).

Рассмотрим это явление. В химически чистом (собственном) полупроводнике при абсолютном нуле валентная зона заполнена электронами, а зона проводимости свободна. Неосвещенный полупроводник при абсолютном нуле является изолятором. Если полупроводник нагреть, то вследствие теплового возбуждения появятся электроны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне. Электропроводность полупроводника, обусловленная тепловым возбуждением, называется темновой проводимостью:

, (1)

где n - концентрация электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне; и - подвижность электронов и дырок соответственно; - заряд носителя тока.

При освещении полупроводника возникают дополнительные носители заряда, обусловленные внутренним фотоэффектом. При поглощении кванта света один из валентных электронов переходит в зону проводимости, а в валентной зоне образуется дырка. Очевидно, такой переход возможен, если энергия фотона равна или несколько больше ширины запрещенной зоны (рис.1а):

. (2)

Рис.1.

Аналогично протекает процесс фотоионизации и в примесном полупроводнике. В донорном полупроводнике под действием квантов света электроны переходят с донорных уровней в зону проводимости (рис.2а), в акцепторных – из валентной зоны на акцепторные уровни (рис.2б).

Рис.2.