Учебное пособие по курсам «Фотоэлектрические явления в полупроводниках» и«Фотоэлек­трические явления в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах»

f =
J max
О fa
3®^гб C_K
^aJa

1. 
   =
   

30 r₆C_K

7. 
   О классификации различных проявлений ФДЭ
   

Изложенное выше показывает, сколь сложными могут быть проявления фотодиэлектрического эффекта, а также условность существующего разделения по механизмам на ФДЭ I и II рода вследствие того, что оба механизма могут сосуществовать и проявляться либо одновременно, либо в различных диапазо­нах внешних воздействий (освещённости, температуры, постоянного смешения, частоты).
Рассмотренные выше особенности проявления ФДЭ связаны, как прави­ло, с внутренней или контактной неоднородностью рассматриваемых фотоди­электриков. Число этих особенностей будет расти по мере дальнейшего изуче­ния фотоэлектрических свойств неоднородных полупроводников. Уже в на­стоящее время всё больше утрачивается смысл, первоначально вкладывавший­ся в понятие «фотодиэлектрический эффект», которое фактически, как отмеча­лось выше, заменяется понятием «фотоимпедансный эффект».
Основная масса выполненных исследований была посвящена «фоемкост- ному эффекту», который имеет несколько разновидностей, связанных с изме­нением одной из величин, входящих в формулу (1.1).
Так, если изменение претерпевает диэлектрическая проницаемость, то мы имеем дело с s - ФЕЭ, если изменяется эффективное расстояние между пласти­нами, то - с d -ФЕЭ, если переменной величиной становится эффективная пло­щадь электродов, то - с S -ФЕЭ. Наибольшее распространение имеет d -ФЕЭ, способный дать наибольшую кратность (коэффициент перекрытия). S -ФЕЭ по­ка мало исследован, хотя получаемая здесь кратность может достигать значи­тельной величины (например, 10 + 100). Наименьшей максимальной кратно­стью, по-видимому, обладает s - ФЕЭ.
В области звуковых и более высоких частот, где наиболее ярко проявля­ется так называемый фотодиэлектрический эффект, например там, где крат­ность изменения ёмкости при совещании велика, целесообразно ввести новую классификацию различных проявлений фотоимпедансного эффекта (рис. 4.3). В этой классификации фотоиндуктивный эффект(ФИЭ) делится на фотоемкост- ный (ФЕЭ) и фоторезистивный (ФРЭ). ФЕЭ в ФРЭ могут быть положительны­ми (рост ёмкости и проводимости при освещении) и отрицательными (умень­шение указанных параметров с ростом освещённости, включая
Рис.4.3. Новая классификация прояв­лении фотоэлектрического (фотоимпе­дансного эффекта. - ФИЭ): ФБЭ - фотоем- костный эффект, ФРЭ - фоторезистивный эффект
и принятие ими отрицательных значений - см. критерий положительной и от­рицательной малосигнальных ёмкости и сопротивления в 4.2). ФИЭ, возни­кающей при измерении проводимости при освещении (а -ФИЭ), делится на за­висящий от изменения эффективной площади электродов при освещении ( S - ФИЭ) или расстояния между ними ( d - ФИЭ). Собственно ФДЭ обозначен как s - ФИЭ.

8. 
   Применение фотодиэлектрического эффекта
   

Измерение фотоёмкости, как и емкостные измерения вообще, позволяет определить ряд параметров полупроводников, таких, как: концентрация иони­зированных центров и их пространственное распределение, глубина залегания образованных ими уровней энергии, сечение захвата носителей и фотонов. Ем­костные измерения позволяют определить также высоту потенциальных барье­ров в полупроводниковой структуре. Поскольку интерпретация результатов ем­
костных измерений часто достаточно сложна, требуется иметь комплекс харак­теристик (световых, спектральных, частотных зависимостей от постоянного смещения) эквивалентных параметров. Иногда к этим зависимостям нужно до­бавить характеристики стационарного фототока, фото - ЭДС и т. д. [62].
Поведение фотоёмкости как элемента электрической цепи описано в [29].

1. 
   Фотоварикапы
   

В последние годы в радиоэлектронных и измерительных схемах приме­няются полупроводниковые светочувствительные ёмкости (фотоварикапы), по­зволяющие совместить в одном приборе преобразование световой энергии в электрический сигнал и параметрическое усиление этого сигнала.
Вентильный фотоэлемент, используемый как фотоварикап, должен иметь высокую добротность ёмкости в рабочем диапазоне частот. Однако фотоэле­менты, изготовленные из высокоомного кремния, имеют большое последова­тельное сопротивление и низкую добротность, поэтому они мало пригодны как фотоварикапы. Снижение сопротивление базы вентильного фотоэлемента дела­ет возможным использование его в качестве фотоварикапа с высокой добротно­стью. Характеристики фотоварикапов на основе кремния и арсенида галлия приводятся в работе [56]. Разработанные фотоварикапы работают в области звуковых и ультразвуковых частот.
Важнейшим параметром фотоварикапа является коэффициент световой чувствительности, характеризующий относительное изменение ёмкости на еди­ницу светового потока Ф. В вентильном режиме при малых фототоках коэффи­циент светочувствительности может быть вычислен из
к„=^~ (6.1)