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光電傳感器的基本效應——半導體的粒子特征

   2019-10-16 十二11
核心提示:光在半導體中傳播時的衰減,是半導體內電子吸收光子后從低能態向高能態躍遷的結果。在其諸多吸收過程中,本征吸收是光敏器件的工作基礎。

 光敏器件所探測的光,包括可見光、紫外線和紅外光,在整個電磁輻射的頻譜中只占很小一部分。光具有波粒二象性,光的粒子性可用光子的概念描述。

  沿r方向傳播的頻率為υ的單色光,可視為一束光子流,其中每個光子具有的能量ε和功率P分別為如圖

轉換79

  量子力學指出,光的發射和吸收是與量子態度的躍遷過程相聯系的,在此過程中,光表現出其粒子性。在發射時,光源系統由高能態E2向低能態E1躍遷,同時按能量守恒定律發射光子:hυ=E2-E1

  在吸收時,介質吸收光子hυ后就從低能態E1躍遷到功能態E2。按能量守恒定律,截止系統躍遷前后的能量差應為:E2-E1=hυ

  光在半導體中傳播時的衰減,是半導體內電子吸收光子后從低能態向高能態躍遷的結果。在其諸多吸收過程中,本征吸收是光敏器件的工作基礎。

  本征吸收又稱基本吸收,其相應的躍遷過程是:價帶電子吸收了能量大于或等于禁帶寬度的光子后,躍至導帶,產生自由電子,并在價帶留下自由空穴。因此,在本征吸收時,每吸收一個光子,就產生一個電子-空穴對。由于在本征吸收過程中被吸收的光子要滿足的條件是hυ=Eg

  且導帶是由一系列能量間隔很小的能級組成的,所以本征吸收譜是連續譜

 
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