内光电效应及其两种形式

光照在半导体材料上，材料中处于价带的电子吸收光子能量，跃过禁带到达导带，使导带内电子浓度和价带内空穴浓度增大，即激发出电子-空穴对，从而使半导体材料产生电效应，如图8.5所示。

图8.5　半导体能带图及内光电效应

内光电效应可分为两类：光电导效应和光生伏特效应。

1）光电导效应

光照在半导体材料上，价带电子吸收光子能量激发到导带上去，使导带中电子和价带中空穴增加，致使材料的电导率变大。这种电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，从而引起材料电导率变化的现象，就称为光电导效应。

为实现能级跃迁，入射光的能量必须大于半导体材料的禁带宽度ΔEg，即

式中，ν、λ分别为入射光的频率和波长。(www.xing528.com)

也就是说，对于某种半导体材料总存在一个照射光的波长限λc，只有波长小于λc的光照射在该材料上，才能产生电子能级间的跃迁，从而使电导率增加。光强越强，电导率越大，材料阻值越低。

2）光生伏特效应

光照下使半导体产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应（光生电动势效应）。

PN结在无外加电压下，由于P区和N区间的电子和空穴浓度差而产生的内建结电场E内的方向为N区→P区，如图8.6所示。

图8.6　PN结光生伏特效应原理图

扫描下图可浏览AR资源——光生伏特效应原理。

光照PN结时，设光子能量大于禁带宽度ΔEg，使价带中的电子跃迁至导带，而产生电子-空穴对，在内建电场E内的作用下，电子扫向N区，空穴扫向P区，从而使P区带正电，N区带负电，形成光生电动势。