Puslaidininkio fotorezistoriaus vidinio fotoefekto tyrimas

1. Darbo užduotis. Ištirti puslaidininkinio fotorezistoriaus šviesinę ir voltamperinę charakteristiką. Nustatyti vidutinę krūvininkų gyvavimo trukmę.
2. Teorinė dalis. Kambario temperatūros puslaidininkyje dėl šiluminio laisvųjų krūvininkų generavimo pusiausvirųjų elektronų koncentracija yra n0 ir skylių – p0. Šie laisvieji krūvininkai sąlygoja tamsinį elektrinį puslaidininkio laidumą.

Apšvietus puslaidininkį, dėl optinio generavimo susidaro dar nepusiausvirųjų elektronų koncentracija Dn ir skylių - Dp. Jie nesudaro termodinaminės pusiausvyros su kristalo gardele ir dėl to vadinami nepusiausviraisiais. Pastarieji krūvininkai sąlygoja puslaidininkio fotolaidumą.

Puslaidininkį apšvietus stačiakampiais šviesos impulsais (1a pav.), stacionarinis fotolaidumas nusistovės tik po tam tikro laiko (1b pav.) nuo apšvietimo pradžios. Nutraukus apšvietimą, fotolaidumas po tam tikro laiko išnyksta. Nepusiausvirojo fotolaidumo kylančioji ir krintančioji kreivės dalys vadinamos fotolaidumo relaksacijos kreivėmis (1b pav. 1 ir 2).

Fotoelektrinio efekto teorijoje įrodoma, kad, esant nedidelio intensyvumo stačiakampiam šviesos impulsui, nepusiausvirųjų elektronų (arba skylių) koncentracija didėja pagal tokį eksponentinį dėsnį:

Čia tn ir tp – elektronų ir skylių vidutinės gyvenimo trukmės. Kai t ® ¥, tada Dn ®Dnst (Dp®Dpst). Laisvojo krūvininko (elektrono ar skylės) vidutinė gyvavimo trukmė – tai laikas, kurio metu krūvininkas dalyvauja laidumo procese, t.y. elektronai būna laidumo juostoje, o skylės – valentinėje juostoje.

Nepusiausvirųjų krūvininkų sąlygojamas fotolaidumas išreiškiamas taip: [...]