光電傳感器的基本效應(yīng)——半導(dǎo)體的粒子特征

 光敏器件所探測的光，包括可見光、紫外線和紅外光，在整個(gè)電磁輻射的頻譜中只占很小一部分。光具有波粒二象性，光的粒子性可用光子的概念描述。

  沿r方向傳播的頻率為υ的單色光，可視為一束光子流，其中每個(gè)光子具有的能量ε和功率P分別為如圖

  量子力學(xué)指出，光的發(fā)射和吸收是與量子態(tài)度的躍遷過程相聯(lián)系的，在此過程中，光表現(xiàn)出其粒子性。在發(fā)射時(shí)，光源系統(tǒng)由高能態(tài)E₂向低能態(tài)E₁躍遷，同時(shí)按能量守恒定律發(fā)射光子：hυ=E₂-E₁

  在吸收時(shí)，介質(zhì)吸收光子hυ后就從低能態(tài)E1躍遷到功能態(tài)E₂。按能量守恒定律，截止系統(tǒng)躍遷前后的能量差應(yīng)為：E₂-E₁=hυ

  光在半導(dǎo)體中傳播時(shí)的衰減，是半導(dǎo)體內(nèi)電子吸收光子后從低能態(tài)向高能態(tài)躍遷的結(jié)果。在其諸多吸收過程中，本征吸收是光敏器件的工作基礎(chǔ)。

  本征吸收又稱基本吸收，其相應(yīng)的躍遷過程是：價(jià)帶電子吸收了能量大于或等于禁帶寬度的光子后，躍至導(dǎo)帶，產(chǎn)生自由電子，并在價(jià)帶留下自由空穴。因此，在本征吸收時(shí)，每吸收一個(gè)光子，就產(chǎn)生一個(gè)電子-空穴對(duì)。由于在本征吸收過程中被吸收的光子要滿足的條件是hυ=E_g

  且導(dǎo)帶是由一系列能量間隔很小的能級(jí)組成的，所以本征吸收譜是連續(xù)譜