Действие света на полупроводники

В изоляторах ширина запрещенной зоны значительна— несколько электрон-вольт (рис. 53), а в полупроводниках она невелика (меньше 10" эв). При достаточно низкой температуре (в отсутствие действия света) полупроводник является изолятором, но при нагревании, начиная с той или другой температуры, указанный переход электронов становится возможным и тело приобретает некоторую проводимость, возрастающую с повышением температуры. (Подобный же эффект может вызываться и действием света). Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости физически означает, что электрон перестает быть связанным с определенным атомом и становится способным перемещаться по объему кристалла. Такой переход некоторого числа [c.148]

Особое место среди электропроводящих материалов занимают так называемые полупроводники. При низких температурах они характеризуются очень низкой электрической проводимостью, близкой к таковой диэлектриков — типичных представителей изоляторов. С повышением температуры их электрическая проводимость сильно (по экспоненциальной зависимости) повыщается, приближаясь к таковой металлов — типичных представителей проводников электрического тока. Кроме того, электрическая проводимость полупроводников сильно зависит от внешнего воздействия (давления, освещенности, наличия электрического и магнитного полей и т. п.), а также от содержания примесей и дефектов в кристаллах. Возможность в широких пределах управлять электрической проводимостью полупроводников изменением температуры, введением примесей, механическим воздействием, действием света, а также электрического и магнитного полей положена в основу их разнообразного применения. Их используют при изготовлении всевозможных диодов, транзисторов, тиристоров, фото- и термоэлектронных приборов, в качестве лазерных материалов и т. д. (см. разд. 1.22). [c.261]

Электроны в дефектах кристаллических структур с этими типами нестехиометрии могут быть возбуждены действием энергии света, что является причиной окраски кристаллов. Так, хлорид калия с избытком калия окрашен в фиолетовый цвет, а оксид цинка с избытком цинка имеет красный цвет. При более сильных энергетических воздействиях дефекты этих типов нестехиометрии могут быть ионизированы, т. е. они теряют электроны и кристалл приобретает способность проводить электрический ток. Электропроводимость кристалла под действием света называется фотопроводимостью. Если ионизация обусловлена поглощением теплоты, то кристалл обнаруживает электронную проводимость, возрастающую с повышением температуры. Такого типа кристаллы являются полупроводниками (см. ниже). [c.176]

Явление же уменьшения электрического сопротивления полупроводника под действием света получило назва- [c.167]

Действие фотосопротивлений основано на внутреннем фотоэффекте, при котором сопротивление полупроводника зависит от его освещения. Под действием света электроны из кристаллической решетки полупроводника переходят в свободное состояние (в зону проводимости). Изменение сопротивления обнаруживается по изменению тока в слое проводника. [c.243]

Как указывалось выше, при повышении температуры наблюдается падение удельной электрической проводимости металла. В противоположность это.му проводимость полупроводников с повышением температуры растет (у диэлектриков это выражено слабее). Электрическая проводимость полупроводников в отличие от металлов не уменьшается, а увеличивается в присутствии небольших количеств примесей, при наличии дефектов в строении кристаллических решеток, а также под действием света и различного рода излучений. [c.265]

Внутренний фотоэффект. Фотопроводимость. Внутренний фотоэффект — это процесс ионизации атомов полупроводника под действием света, приводящий к образованию добавочных неравновесных носителей заряда. Добавочную проводимость, обусловленную внутренним фотоэффектом, называют фотопроводимостью. [c.425]

Такое деление в значительной степени условно, так как в зависимости от воздействия внешних факторов многие тела могут существенно менять свою электропроводность. Например, электропроводность полупроводников весьма чувствительна к действию света, однако на электропроводность металлов этот фактор практически не влияет. [c.410]

Наличие свободных или слабосвязанных электронов в полимерах может быть обусловлено термической ионизацией макромолекул и молекул примесей, ионизацией этих молекул под действием света и ионизирующей радиации, а также инжекцией электронов в полимер. Электронная проводимость характерна для полимерных полупроводников и электропроводящих материалов, но может наблюдаться и у полимеров-диэлектриков. [c.40]

Адсорбционная способность поверхности и в то же время реакционная способность адсорбированных частиц зависит, как показывается, от относительного содержания на поверхности прочной и слабой форм хемосорбции, что в свою очередь определяется (при прочих равных условиях) концентрацией электронного и дырочного газа на поверхности кристалла. Показывается, что изменение этой концентрации, происходящее под влиянием освещения, приводит к изменению относительного содержания прочной формы хемосорбции и тем самым к изменению адсорбционной способности и каталитической активности полупроводника. Иначе говоря, действие света сводится в конечном счете к изменению концентрации свободных валентностей поверхности, ответственных за хемосорбцию и ведущих каталитический процесс. [c.131]

Фотоэлемент с запирающим слоем. В фотоэлементах с запирающим слоем использована способность полупроводников к внут-ренному фотоэффекту. Фотоэффектом в запирающем слое называется возникновение тока под действием света на границе между полупроводником и металлом. Само название этого фотоэффекта обусловлено тем, что на пограничных поверхностях между некоторыми полупроводниками и металлами образуется слой малой толщины (около 10 5—10 см) с большим сопротивлением и выпрямляющим действием. При освещении фотоэлемента кванты световой энергии, взаимодействуя с атомами полупроводника, передают электронам энергию, достаточную для того, чтобы оторвать их от атомов и сообщить им кинетическую энергию. Фотоэлектроны из полупроводника через запирающий (иногда его называют вентильный ) слой переходят в металл и проходят через гальванометр. Иначе говоря, в цепи фотоэлемента возникает электрический ток, который вызывает отклонение стрелки гальванометра. Величина возникающего фототока зависит от интенсивности освещения и спектрального состава света. При небольших внешних сопротивлениях между силой фототока и интенсивностью светового потока имеется прямо пропорциональная зависимость. В фотоэлектрических колориметрах применяется селеновый фотоэлемент (рис. 1.12). [c.23]

Способность металлов испускать электроны под действием света называется внешним фотоэлектрическим эффектом. При освещении веществ, являющихся изоляторами и полупроводниками, электроны не могут покинуть поверхность вещества, но они получают энергию, достаточную для отрыва от атомов и передвижения внутри вещества. Возрастание проводимости изоляторов и проводников при освещении их светом называется внутренним фотоэлектрическим эффектом. [c.42]

При действии света на фотографическую эмульсию происходит фотолиз. В случае фотолиза, например, бромистого серебра можно допустить, что поглощаемый квант света будет взаимодействовать с ионами брома. В результате этой реакции выделится свободный бром, а освободившийся электрон присоединится к иону серебра, последнее восстановится до металлического серебра. Теория последующей агрегации атомарного серебра в группы (в центры проявления) исходит из свойств ионных кристаллов галоидных солей серебра, являющихся типичными полупроводниками. [c.81]

Волновые и корпускулярные свойства света. Впервые двойственная природа микрообъектов была установлена для света. С одной стороны, для него характерны явления интерференции и дифракции, что присуще любому волновому процессу. С другой стороны, имеются факты, которые указывают на корпускулярные свойства света. К ним относится фотоэффект — явление испускания металлами и полупроводниками электронов под действием света, открытое в 1889 г. Столетовым. [c.49]

Другое практически очень важное свойство селена-полупроводника — его способность резко увеличивать электропроводность под действием света. На этом свойстве основано действие селеновых фотоэлементов и многих других приборов. [c.138]

Фотопроводимость кристаллов—появление под действием света добавочных электронов проводимости внутри полупроводника, что ведёт к уменьшению сопротивления облучаемого светом тела. [c.55]

Фотоэффект запирающего слоя. Это явление представляет собой электронный процесс, происходящий на границе между металлом и полупроводником под действием света и весьма близкий Лут сВета [c.209]

Явление же уменьшения электрического сопротивления полупроводника под действием света называется внутренним фотоэффектом, а основанные на этом явлении приборы — фотосопротивлениями. [c.195]

Фотоэффектом называется испускание электронов металлами и полупроводниками под действием света. Согласно волновой теории света энергия Е вылетающих электронов (фотоэлектронов) должна быть пропорциональна освещенности. Однако опыт показывает, что энергия Е от освещенности не зависит. Оказалось, что максимальная энергия фотоэлектронов макс выражается следующим уравнением соотношение Эйнштейна) [c.18]

Противоположностью этой реакции, протекающей с убылью свободной энергии, является каталитическое разложение перекиси водорода. Эта реакция также является акцепторной реакцией [6] и также должна подвергаться действию фотокатализа -полупроводниками. В самом деле, в темноте окись цинка не катализирует ни разложение, ни синтез перекиси водорода. Однако при освещении видимым светом обе реакции начинаются немедленно и протекают по направлению к равновесному состоянию. [c.266]

Действие фотоэлементов основано на использовании фотоэффекта. Различают внешний и внутренний фотоэффект. При внешнем фотоэффекте поглош,ение света приводит к отрыву электрона с облучаемой поверхности. Внутренний фотоэффект характеризуется увеличением электрической проводимости вещества под действием света. Если внутренний фотоэффект проявляется вблизи граничного слоя между двумя полупроводниками или [c.17]

Одна из важнейших особенностей органических электропроводящих полимеров с полупроводниковыми свойствами — это их высокая фотоэлектрическая чувствительность. Синтезированы органические соединения, электрическая проводимость которых под действием света возрастает в 8—10 тыс. раз у неорганических полупроводников эта величина обычно не превышает нескольких сотен. Ряд электропроводящих органических соединений имеют максимум фоточувствительности в ультрафиолетовой области, другие — в инфракрасной. Однако эти вещества низкомолекулярные, и для их практического применения [c.157]

В изоляторах ширина запрещенной зоны значительна несколько электрон-вольт (рис. 53), а в полупроводниках она невелика (меньше 10 эВ). При достаточно инзкой температуре (в отсутствие действия света) полупроводник является изолятором, [c.147]

СЕЛЕН (Selenum, греч. selene— Луна) Se — химический элемент VI группы 4-го периода периодической системы элементов Д. И. Менделеева, п. н. 34, ат. м. 78,96. С. был открыт в 1817 г. Я. Берцелиусом. С. встречается как примесь в сернистых рудах металлов (FeiSj, PbS и др.). При обжиге пирита С. накапливается в газоочистных камерах сернокислотных заводов. С. состоит из шести стабильных изотопов, известны 11 радиоактивных изотопов. В свободном состоянии с., подобно сере, образует несколько аллотропических модификаций аморфный С. и кристаллический С.— хрупкое вещество серого цвета с металлическим блеском. Серая кристаллическая форма С. светочувствительна, ее электропроводность увеличивается под действием света. Это свойство используют в фотоэлементах. С. является типичным полупроводником. На границе С.— металл образуется запорный слой, пропускающий электрический ток только в одном направлении. В соединениях С. проявляет степень окисления +4, +6 и =-2. [c.221]

Как отмечалось в гл. 17, электроны в атомах движутся со скоростями, составляющими заметную долю от скорости света. Следовательно, для описания атомных систем необходимым оказалось одновременное привлечение и квантовой механики, и теории относительности. Слияние двух важнейших разделов механики привело к рождению квантовой теории электромагнитного поля—кван-тпвой электродинамики. Олин из важнейших выводов квантовой электродинамики — представление о двойственной природе быстродвижуи ихся микрообъектов, которые проявляют себя и как частицы корпускулы), и как волны. Такая двойственная природа впервые была установлена для света. Разрабатывая теорию света, ученые первой половины XIX в. доказали, что он представляет собой электромагнитные колебания и проявлениями его волновой природы являются преломление, интерференция, дифракция и др. Однако с позиций волновой природы не удавалось объяснить открытый в 1889 г. А. Г. Столетовым фотоэффект (испускание металлом или полупроводником электронов под действием света). Считалось, что энергия электромагнитных колебаний накапливается постепенно, по мере поступления, между началом освещения и моментом вылета электрона должно проходить длительное время. Опыт же показывал, что фотоэффект можно наблюдать в момент освещения металла. [c.201]

Некоторые полупроводники обладают фотопроводимостью, т. е. их проводимость сильно растет под действием света. Прекрасным фотопр-оводником является аморфный селен. Его используют как основьюй компонент в фотокопировальных установках (гл. 18). Классическая зонная теория не может быть использована для объяснения свойств аморфных материалов, таких, как аморфный селен, поскольку в них отсутствует дальний порядок. [c.85]

Первые попытки применения квантово-механической теории энергетического состояния электронов в диэлектриках и полупроводниках к интерпретации фотохимических и фотоэлектрических явлений в щелочно-галоидных кристаллах принадлежат П. С. Тар-таковскому [71]. На основе имевшихся в то время экспериментальных данных и общих соображений об энергетических уровнях в кристаллах Тартаковским впервые была построена схема энергетических уровней для ряда щелочно-галоидных соединений с учетом локальных электронных состояний различных центров окраски. Анализируя электронные переходы между различными уровнями энергии кристалла, можно было объяснить ряд оптических и фотоэлектрических свойств окрашенных кристаллов ще-лочно-галоидных соединений с единой точки зрения. Однако в отличие от полупроводников, для которых свет в области их фундаментального поглощения является фотоэлектрически активным, в щелочно-галоидных кристаллах не наблюдается внутреннего фотоэффекта под действием света в области первой полосы собственного поглощения. По этой причине попытки применения зонной теории к толкованию всей совокупности явлений, связанных с собственным поглощением, фотопроводимостью и люминесценцией щелочно-галоидных кристаллов наталкивались на существенные затруднения. Некоторые фундаментальные экспериментальные факты относительно свойств окрашенных щелочно-галоидных кристаллов не получили объяснения ни в энергетической схеме Тарта-ковского, ни в подобных более всеобъемлющих схемах, предлагавшихся позднее. В частности, оставалась совершенно непонятной сама возможность образования в кристалле столь устойчивой окраски под действием света или рентгеновых лучей, какая в действительности наблюдается у щелочно-галоидных кристаллов. В самом деле, при образовании в процессе фотохимического окрашивания свободных электронов, локализующихся затем на уровнях захвата, в верхней зоне заполненных уровней энергии должны образоваться свободные положительные дырки. Вследствие диффузии этих дырок в верхней зоне заполненных уровней вероятность их рекомбинации с электронами, локализованными в центрах окраски, должна быть достаточной, чтобы кристалл быстро обесцветился даже в темноте. Между тем, известно, что окраска кристалла весьма устойчива и сохраняется в темноте очень продолжительное время. Возможность локализации положительных дырок в предлагавшихся квантово-механических моделях не рассматривалась. [c.30]

Особой группой химических прои,ессов, осуществляемых под действием света, являются так называемые ф о т о к а т а л и т и -ческие.реакции, в которых свет поглощается не реагирующими веществами, а катализатором, ускоряющим фотохимическую реакцию. Такого типа реакции идут, как правило, между газообразными или жидкилш реагентами на поверхности твердого катализатора в результате сумлшрного воздействия катализатора и световой энергии. Под действием освещения происходит возбуждение электронов на поверхности катализатора, т. е. освобождение части электронов и повышение нх концентрации у поверхности, что способствует преодолению энергетического барьера реакции. Фотокатализаторами служат некоторые полупроводники (окислы цинка, кадмия, олова), способные к фотообразованию продуктов реакции без изменения своего состава и структуры после ее окончания. [c.280]

Окисление химически активной фотовозбужденной молекулы хлорофилла реакционного центра и инициирование тем самым цепи темновых окислительно-восстановительных реакций, заканчивающихся синтезом НАДФН и АТФ, и выделение кислорода из воды оказывается возможным благодаря локализации пигмента в упорядоченной липидно-белковой матрице, содержащей набор простетических редокс-групп. Нативные агрегаты хлорофилла, в которых идет окисление только части молекул возбужденного пигмента, рассматривались в литературе как полупроводники эта точка зрения сближает первичные фотопроцессы в иих и у дефектных фотографических кристаллов AgX. В таких кристаллах затруднена темповая рекомбинация первично образовавщихся под действием света Ag° и /2X2, что делает возможным участие Ag > в качестве катализатора в последующем темновом восстановлении АдХ реагентами среды. [c.3]

Фотоэлементы. Фотоэлементами называют устройства, преобразующие световую энергию в электрическую. Действие фотоэлементов основано на использовании фотоэффекта. Различают внешний и внутренний фотоэффекты. При внешнем фотоэффекте поглощение света приводит к отрыву электрона с облучаемой поверхности. Внутренний фотоэффект характеризуется увеличением электрической проводимости вещества под действием света. Если внутренний фотоэффект проявляется вблизи граничного слоя между двумя полупроводниками или полупроводником и металлом, то возникает фотоЭДС. Это явление иногда выделяют в особый вид фотоэффекта и называют фотогальваническим эффектом или эффектом запорного (запирающего) слоя. [c.25]

Фотоэффект запирающего слоя—возникновение под действием света, падающего на границу металл—полупроводник, электро-лвижущей силы, вызывающей ноявление или изменение тока в цепи. [c.55]

Одновременно с током во внешней цепи в меднозакпсяом фотоэлементе возникает электродвижущая сила Ш. Зависимост , Ш и силы фототока г от интенсивности освещения / дана кривыми 7 и 2 рпс. 76. Как показывают эти кривые, г пропорционально 1, и то время как связано с I более сложным законом. Это обстоятельство и описанный выше опыт с металлической полоской подтверждают представление о движении электронов через границу полупроводник—металл под действием света как о первичной причине фототока в фотоэлементах с запирающим слоем. [c.210]

В случае полупроводника типа п (рпс. 81, также рис. 77) электроны, перешедшие в зону проводимости полупроводника при поглощении квапто) света, не могут перейти через запирающий слой в металл благодаря наличию в этом слое задерживающего их П0.ЛЯ. В то н е время появление дырок в заполненной энергетической полосе полупроводника позволяет электронам проводимости металла переходить под действием того же поля в полосу проводимости полупроводника и нейтрализовать эти дырки. Избыточные электроны, появившиеся под действием света в зоне проводимости полупроводника, переходят в металл по внешней цепи фотоэлемента па место электронов металла, ушедших через запирающий слой в полупроводник. [c.215]

По существу, авторами обнаружен эффект, обратный фотосенсибилизирующему действ ию, поскольку освещение приводит снижению каталитической актив ности полимеров с системой сопряжения. Во всех случаях при увеличении энергии кванта света и интенсивности освещения указанный эффект усиливается. Для качественного понимания природы этого своеобразного явления целесообразно привлечь представление о механизме фотодесорбции, имеющей место у ряда неорганических полупроводников. Высказаны соображения что фотодесорбция кислорода, по-видимому, обусловлена как понижением концентрации электронов (повышением концентрации дырок) на поверхности адсорбента при освещении, так и изменением характера связи адсорбента с адсорбатом. Естественно, что уменьшение адсорбционной способности полисопряженной системы, обусловленное действием света, должно выразиться в снижении скорости окисления аскорбиновой кислоты кислородом. [c.182]

Общий принцип действия фотоэлемента заключается в том что световой поток, попадающий на специально подготовленнук поверхность полупроводника или металла, возбуждает на этой поверхности движение электронов. Сила тока, вызванного действием света, измеряется гальванометром. [c.134]

При изучении электронного механизма каталитических реакций оказа-Л0С1, плодотворным исследование не только каталитического действия металлов и полупроводников с известным распределением электронных состояний, но и изменения этого распределения под действием света во время катализа. Весьма подходящим для этой цели является биохимический метод Варберга— Баркрофта. Удалось полуколичественно показать, что промотирование электронов усиливает акцепторные реакции, что электронные ловушки препят-ствук1т такому влиянию и что полупроводники п- и р-типа ведут себя противоположным образом, когда они используются в качестве фотокатализаторов. Концепция перехода электронов была подтверждена при изучении акцепторных реакций, катализируемых ферритами. [c.264]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология