симально уменьшить долю поглощенного света

симально уменьшить долю поглощенного света вне i-слоя. С этой целью переход формируется у самой поверхности кристалла (как это реализуется в кремниевых фотодиодах), или используется эффект широкозонного окна (как в p-i-п-гетерофотодиодах).

В стационарном режиме плотность полного фототока, протекающего через обратносмещенный p-i-n-переход, можно разбить на две части:

где Jдр — плотность дрейфового тока, обусловленного генерацией носителей в i-слое толщиной d, а Jдифф — плотность диффузионного тока, обусловленного генерацией носителей в объеме полупроводника за пределами обедненного слоя и их последующей диффузией к области объемного заряда. Будем считать толщину приповерхностного слоя p+-типа существенно меньше

1/kw Током термической генерации можно пренебречь. Тогда в соответствии с рис. 11.15, в скорость генерации электронно-дырочных naр:

где Go определяется потоком падающих фотонов Фw=Iw/hw, коэффициентом оптического отражения Rw и площадью окна А как:

При этих условиях дрейфовый ток:

Плотность диффузионного тока Jдифф определяется через концентрацию неосновных носителей (в нашем случае — дырки в n-области) и их коэффициент диффузии Dp как

В свою очередь концентрация неосновных носителей (дырок) находится из одномерного диффузионного уравнения, которое в нашем случае имеет вид:

Здесь tр — время жизни неравновесных носителей, а рn0 — равновесная концентрация дырок. Решая это уравнение с граничными условиями pn=pn0 при z®¥ и pn=0 при z=d, подставляя это решение в находим

где Lp=(Dptp )1/2— диффузионная длина.

Полная плотность фототока получается как

Как правило, здесь можно пренебречь вторым слагаемым, содержащим пр0, и тогда плотность полного тока оказывается пропорциональной падающему световому потоку. Она максимальна при двух условиях ае >> 1 и aLn> 1, которые противоречат требованию малой постоянной времени, так как увеличение е влечет за собой увеличение времени перехода. Для оценки влияния времени перехода на постоянную времени можно измерить фазовый сдвиг между фототоком и световым потоком, модулируемым высокой частотой. Для простоты предположим, что внешнее напряжение достаточно велико и поэтому в слое с собственной проводимостью нет свободных носителей заряда, а те носители, которые проходят через него, движутся с предельной скоростью при данном электрическом поле, т. е. v =vs. Обозначив круговую частоту модуляции через wbwl, можно представить световой поток в виде f= fi ехр{iwt}. Вклад, вносимый слоем толщиной dx по оси х, будет равен

Содержание Назад Вперед

Forekc.ru
Рефераты, дипломы, курсовые, выпускные и квалификационные работы, диссертации, учебники, учебные пособия, лекции, методические пособия и рекомендации, программы и курсы обучения, публикации из профильных изданий