
【化】 photoconductive effect
光電導效應(Photoconductivity Effect)指某些半導體或絕緣材料在受到光照時,其電導率顯著增加的現象。該效應源于光子能量激發材料中的電子從價帶躍遷至導帶,産生額外的自由電子-空穴對(即光生載流子),從而增強材料的導電能力。
光子激發過程
當入射光子能量((h u))大于材料的禁帶寬度((E_g))時,價帶電子吸收光子能量躍遷至導帶,形成電子-空穴對。其量子效率((eta))可表示為:
$$ eta = frac{text{光生載流子數}}{text{入射光子數}} $$ 此過程直接提升載流子濃度((Delta n, Delta p)),導緻電導率((sigma))升高:
$$ sigma = e(mu_n Delta n + mu_p Delta p) $$
其中(mu_n)、(mu_p)分别為電子和空穴遷移率。
響應特性
光電導增益(G)
表征單位光子産生的有效載流子數,表達式為:
$$ G = frac{tau mu V}{L} $$
其中(tau)為載流子壽命,(mu)為遷移率,(V)為外加電壓,(L)為電極間距。
暗電導與亮電導比
暗态電導率((sigma_d))與光照下電導率((sigma_l))的比值是器件靈敏度的重要指标。
(注:以上鍊接為相關課程主頁,具體内容需查閱課程資料)
光電導效應是半導體材料在光照下電導率發生變化的現象,屬于内光電效應的一種。其核心機制是材料吸收光子能量後,激發電子從價帶躍遷到導帶,産生電子-空穴對,從而增加載流子濃度,降低電阻。以下是詳細解釋:
基本定義
當光子能量≥半導體禁帶寬度時,電子獲得足夠能量脫離束縛,形成自由電子和空穴。載流子濃度增加直接導緻材料電導率提升,這種現象被稱為光電導效應。
物理過程
分類
可分為本征與非本征效應:
應用領域
該效應廣泛應用于光敏電阻、光電探測器等器件,通過光信號轉換為電信號實現傳感功能。
需注意與“光生伏特效應”的區别:前者僅改變電導率,後者則直接産生電壓(如太陽能電池原理)。
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