
photoconductive
photoconduction
光电导(Photoconductivity)是固体物理学中的重要概念,指材料在受到光照时电导率显著增加的现象。这一术语由"photo-"(光)和"conductivity"(导电性)复合构成,其核心机制是光致载流子激发:当光子能量大于材料禁带宽度时,电子从价带跃迁至导带,形成自由电子与空穴对,从而增强导电能力。
根据《物理学大辞典》定义,光电导效应需满足两个基本条件:入射光波长需小于材料截止波长(λ_c=hc/E_g),且光强与电导率变化呈非线性关系。典型光电导材料包括硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)和非晶硅等,响应时间从微秒至毫秒量级不等。
剑桥大学出版社《材料科学手册》指出,该效应在工程应用中有三大实现形式:本征光电导(带间跃迁)、杂质光电导(能级跃迁)和量子点光电导(量子限域效应)。现代应用涵盖辐射探测器、光敏电阻、光电成像传感器等领域,其中碲镉汞(HgCdTe)光电导器件在红外探测中达到90%以上量子效率。
IEEE《电子器件汇刊》最新研究证实,二维材料如二硫化钼(MoS₂)表现出反常光电导效应,在特定波长光照下电导率可提升3个数量级,这为柔性光电子器件开发提供了新途径。实验数据显示其响应度达到2.3×10³ A/W,远超传统硅基器件性能。
光电导是指半导体材料在光照下电导率增加的现象,其核心机制是光激发导致载流子浓度变化。以下是详细解释:
基本定义
光电导效应最早由W.史密斯于1873年在硒材料中发现。当半导体受光照时,光子能量被吸收并激发载流子(电子或空穴),导致材料电导率显著提升。暗电导(无光照时的电导)与亮电导(有光照时的电导)之差即为光电导。
分类与机制
物理过程与定态特性
光照下非平衡载流子产生率与复合率达到平衡时,电导率趋于稳定值(定态光电导)。此时附加电导率 $Delta sigma = q(mu_n Delta n + mu_p Delta p)$,其中$mu_n$、$mu_p$为电子和空穴迁移率,$Delta n$、$Delta p$为载流子浓度增量。
应用领域
光电导效应被广泛应用于光敏电阻、红外探测器及辐射测量设备,覆盖紫外至红外波段。例如硫化镉、硫化铅等材料制成的光电管可用于光强检测和自动控制。
总结来看,光电导是光与半导体相互作用的重要现象,其类型和响应特性取决于材料能带结构及光照条件。更多技术细节可参考半导体物理相关文献或百科资料。
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