Фотопроводимость
Фотопроводи́мость (фоторезистивный эффект), увеличение электрической проводимости полупроводника под действием электромагнитного излучения. Впервые наблюдалась в селене У. Смитом в 1873 г.
Фотопроводимость обусловлена увеличением концентрации носителей заряда под действием света. При поглощении фотона электрон переходит из валентной зоны в зону проводимости, вследствие чего образуется пара носителей заряда – электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне. Одновременно с генерацией носителей заряда происходит и рекомбинация носителей заряда. Электрон из зоны проводимости возвращается в валентную зону на свободный уровень энергии, и пара электрон – дырка исчезает (рекомбинирует). Возникшая при рекомбинации избыточная энергия выделяется в виде теплоты или кванта излучения. При приложении к полупроводнику напряжения оба типа носителей заряда создают электрический ток (фототок).
Для возникновения фотопроводимости в полупроводнике с собственной проводимостью энергия фотона должна превышать ширину запрещённой зоны. В полупроводнике с примесями поглощение фотона может сопровождаться переходом из расположенного в запрещённой зоне энергетического уровня (примесного уровня), что позволяет увеличить длину волны света, вызывающего фотопроводимость. Это важно для детектирования инфракрасного (ИК) излучения. Условием высокой фотопроводимости является также большой показатель поглощения света, который реализуется в прямозонных полупроводниках.
На явлении фотопроводимости основана работа фоторезисторов – полупроводниковых приборов, используемых в качестве детекторов излучения. Фоторезистор представляет собой тонкий слой фоточувствительного полупроводникового материала, нанесённого на диэлектрическую подложку. На поверхность фоточувствительного слоя наносятся металлические электроды. При освещении фоторезистора, включённого во внешнюю электрическую цепь последовательно с источником напряжения, на текущий через него темновой ток будет накладываться фототок, по величине которого можно судить об интенсивности излучения. При использовании фоторезисторов следует учитывать их спектральные характеристики, определяющие зависимость фототока от длины волны падающего света. Максимумы этих характеристик обычно находятся в видимой или инфракрасных областях спектра.
Увеличение проводимости при освещении используется в ксерографии (электрические заряды стекают с засвеченных мест предварительно наэлектризованной поверхности полупроводникового барабана). Явление фотопроводимости используется также при разработке приборов ночного видения и для определения электрических свойств полупроводниковых структур.