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当光入射到半导体概况时
时间:2019-11-07    0次浏览    

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  对于暗视觉,为 式中,K(λ),K`(λ)别离称为人眼的明视觉和暗视觉光谱光视效能。 正在人眼最的波长λ=0.555μm,λ=0.507μm处,别离有V(λm)=1, V`(λm)=1 ,这时K(λm)= Km,K`(λm )= Km` 。 因而,Km,Km`别离称为正眼的明视觉最 大光谱光视效能和暗视觉最大光谱光视效能。 能够将任何光谱辐射量转换成光谱光怀抱。 例 已知某He-Ne激光器的输出功率为3mW,试计较其发出的光通量为几多lm? 1.4.3 辐射体光视效能 一个热辐射体发射的总光通量Φv取总辐射通量Φe之比,称为该辐射体的光视效能K,即 由的式子能够获得 例如,对于色温为 2 856 K的尺度钨丝灯其光视效能为17lm/W,当尺度钨丝灯发出的辐射通量为Φe=100W时,其光通量为 Φv = 1710lm。 由此可见,色温越高的辐射体,它的可见光的成分越多,光视效能越高,光怀抱也越高。白炽钨丝灯的供电电压降低时,灯丝温度降低,灯的可见光部门的光谱削弱,光视效能降低,用照度计检测光照度时,照度将显著下降。 1.5 半导体对光的接收 1.5.1 物质对光接收的一般纪律 光波入射到物质概况上,用透射法测定光通量的衰减时,发觉通过程dx的光通量变化dΦ取入射的光通量Φ和程dx的乘积成反比,即 1.5.2 半导体对光的接收 明显,发生本征接收的前提是光子能量必需大于半导体的禁带宽度Eg,才能使价带EV上的电子接收脚够的能量跃入到导带底能级EC之上,即 2.杂质接收 这两种杂质半导体接收脚够能量的光子,发生电离的过程称为杂质接收。 明显,杂质接收的长波限 3. 激子接收 4. 载流子接收 * * 辐射度参数 光度参数 1.4 辐射度参数取光度参数的关系 0.38um---0.78um ? 1.4.1 人眼的视觉活络度 用各类单色辐射别离刺激正(尺度察看者)眼的锥状细胞,当刺激程度不异时,发觉波长=0.555μm处的光谱辐射亮度Le,λm小于其它波长的光谱辐亮度Le,λ。把波长=0.555μm的光谱辐射亮度Le,λm被其它波长的光谱辐亮度Le,λ除得的商,定义为正眼的V(λ),即 明视觉光谱光视效率 图为人眼的明视觉光谱光视效率V(λ),对正眼的圆柱细胞,以微弱的各类单色辐射刺激时,发觉正在不异刺激程度下,波长为处的光谱辐射亮度Le,507nm小于其他波长λ的光谱辐射亮度 Le,λ。把 Le,507nm 取Le,λ的比值定义为正眼的暗视觉光谱光视效率,即 对于正眼的圆柱细胞,以微弱的各类单色辐射刺激时,发觉正在不异刺激程度下,波长为507nm处的光谱辐射亮度Le,507nm小于其他波长λ的光谱辐射亮度 Le,λ。把 Le,507nm 取Le,λ的比值 V`(λ)也是一个纲的相对值,它取波长的关系如上图中的虚线所示。 暗视觉光谱光视效率 1.4.2 人眼的光谱光视效能 无论是锥状细胞仍是柱状细胞,单色辐射对其刺激的程度取V(λ)Le,λ成反比。 对于明视觉,刺激程度均衡的前提为 式中,Km为人眼的明视觉最活络波长的光度参量对辐射度参量的转换,其值为683lm/W。 式中,Km为人眼的明视觉最活络波长的光度参量对辐射度参量的转换,其值为1725lm/W。 引进K(λ),并令 解 He-Ne激光器输出的光为光谱辐射通量,能够计较出它发出的光通量为 Φv,λ=Kλ,eΦe,λ=KmV(λ)Φe,λ =683×0.24×3×10-3 =0.492(lm) 对发射持续光谱辐射的热辐射体,总光通量Φv为 式中,V是辐射体的光视效率。 尺度钨丝灯发光光谱的分布如图1-7所示,图中的曲线别离为尺度钨丝灯的相对光谱辐射 分 、光谱光视效率V(λ)和光谱光视效率取相对光谱辐射分布之积 ,积分 为 曲线所围的面积Al,而积分 面积A2。因而,可得尺度钨丝 灯的光视效能Kw为 lm/W 已知某种辐射体的光视效能K和辐射量Xe,就可以或许计较出该辐射体的光怀抱Xv,该式是辐射体的辐射量和光怀抱的转换关系式。 式中,α称为接收系数。 如图1-8所示,操纵初始前提x=0时 ,解这个微分方程,能够找到通过x程的光通量为 可见,当光正在物质中时,透过的能量衰减到本来能量的e-1时所透过的程的倒数等于该物质的接收系数α,即 别的,按照电动力学理论,平面电磁波正在物质中时,其电矢量和磁矢量都按指数纪律 exp(-ωμxc-1)衰减。 乘积的其实数部门应是辐射通量随径x的变化关系。即 式中,μ称为消光系数。 由此能够得出 半导体的消光系数μ取入射光的波长无关,表白它对愈短波长的光接收愈强。 通俗玻璃的消光系数μ也取波长λ无关,因而,它们对短波长辐射的接收比长波长强。 当不考虑反射丧失时,接收的光通量应为 正在不考虑热激发和杂质的感化时,日博体育注册,半导体中的电子根基上处于价带中,导带中的电子很少。当光入射到半导体概况时,原子外层价电子接收脚够的光子能量,越过禁带,进入导带,成为能够的电子。 同时,正在价带中留下一个 空穴,发生电子-空穴 对。如图1-9所示,半导体 价带电子接收光子能量跃 迁入导带,发生电子空穴 对的现象称为本征接收。 由此,能够获得发生本征接收的光波长波限 只要波长短于的入射辐射才能使器件发生本征接收,改变本征半导体的导电特征。 N型半导体中未电离的杂质原子(施从原子)接收光子能量hv。若hv大于等于施从电离能ΔED,杂质原子的外层电子将从杂质能级(施从能级)跃入导带,成为电子。 同样,P型半导体中,价带上的电子接收了能量hv大于ΔEA(受从电离能)的光子后,价电子跃入受从能级,价带上留下空穴。相当于受从能级上的空穴接收光子能量跃入价带。 因为EgΔED或ΔEA ,因而,杂质接收的长波长总要长于本征接收的长波长。杂质接收会改变半导体的导电特征,也会惹起光电效应。 当入射到本征半导体上的光子能量hv小于Eg,或入射到杂质半导体上的光子能量hv小于杂质电离能(ΔED或ΔEA)时,电子不发生能带间的跃迁成为载流子,仍受本来电荷的束缚而处于受激形态。这种处于受激形态的电子称为激子。接收光子能量发生激子的现象称为激子接收。明显,激子接收不会改变半导体的导电特征。 对于一般半导体材料,当入射光子的频次不敷高时,不脚以惹起电子发生能带间的跃迁或构成激子时,仍然存正在着接收,并且其强度随波长增大而加强。这是由载流子正在统一能带内的能级间的跃迁所惹起的,称为载流子接收。载流子接收不会改变半导体的导电特征。 5. 晶格接收 晶格原子对远红外谱区的光子能量的接收间接改变为晶格振动动能的添加,正在宏不雅上表示为物体温度升高,惹起物质的热敏效应。 以上五种接收中,只要本征接收和杂质接收可以或许间接发生非均衡载流子,惹起光电效应。其他接收都程度分歧地把辐射能转换为热能,使器件温度升高,使热激发载流子活动的速度加速,而不会改变半导体的导电特征。 *


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