在光的照射下,半导体为什么会产生电流?

在光的照射下,半导体为什么会产生电流?,第1张

在光的照射下,半导体能产生电流,这叫光电效应。能产生光电效应的材料有许多种,像单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、砸铟铜等,它们的发电原理基本相同。现以硅晶体为例来了解光发电过程。P型硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P—N结。当光线照射半导体表面时,一部分光子被桂材料吸收,其能量传递给了硅原子,使硅原子的电子发生了跃迁,成为自由电子,在P一N结两侧集聚,形成了电位差。这时接上外部电路,在该电压的作用下,将有电流流过外部电路,产生一定的输出功率。这个过程的实质就是光子能量转换成电能的过程。

本征半导体中的电子在正常情况下是被共价键束缚的,不会定向运动。但是在外加足够电压(注意必须是足够电压!)的情况下,电子获得的电场力大于共价键的引力之后,就会有电子脱离共价键向电场反方向运动;于此同时电子原来所在的位置就留下了一个“空穴”,这个“空穴”的引力加上电场力的作用会使得相邻的电子很容易脱离共价键的束缚而移动到这个“空穴”处——就像多米诺骨牌一样,电子们纷纷向电场反方向运动。从测量角度而言,就形成了沿电场方向的电流。


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