Bozorova sarvinozning optika fanidan

2. Ichki fotoeffekt haqida tushuncha.
Ichki fotoeffekt: Ma’lumki, yorug’lik ta’sirida modda sirtidan elektronlarning ajralib chiqishi va ularning boshqa muhitga, xususan vakuumga o’tish hodisasi fotoelektron emissiyasi deyiladi, hodisaning o’zi esa tashqi fotoeffekt deb ataladi. Bundan tashqari, ichki fotoeffekt deb ataladigan hodisa ham borki, u Yarimo’tkazgichlarda va dielektriklarda kuzatiladi. Yarimo’tkazgichlar va dielektriklar tomonidan yorug’likning yutilishi turli xil kvazizarrachalarning –elektronlar, teshiklar, fononlar va boshqalarning tug’ilishiga olib keladi. Bu hodisalarning barchasini ichki fotoeffekt singari qarash mumkin. Biroq, fotoeffekt deyilganda faqat zaryad tashuvchilar – o’tkazuvchanlik elektronlarining va teshiklarining yorug’lik tufayli tug’ilishi nazarda tutiladi. Bunda ikki xil hodisalar: fotoo’tkazuvchanlik va foto - EYUK ning paydo bo’lishi ro’y berishi mumkin. Ichki fotoeffektni 1873 yilda birinchi bo’lib, amerikalik fizik U.Smit selenni yorug’lik bilan yoritganda, uning qarshiligi o’zgarishini kuzatgan. Ichki fotoeffektda optik jihatdan uyg’otilgan elektronlar yoritilgan jism ichida qolaverib jismning elektr neytralligini buzmaydi. Bunda moddadagi zaryadlarning konsentratsiyasi yoki ularning harakatchanligi o’zgaradi, natijada tushayotgan yorug’lik nuri ta’sirida moddaning elektr xususiyatlari o’zgaradi.
Ichki fotoeffekt faqatgina yarimo’tkazgichlar va dielektriklarda bo’ladi. Bunday fotoeffektni bir jinsli yarimo’tkazgichlarni yoritganda ularning o’tkazuvchanliklari o’zgarishidan aniqlash ham mumkin. Fotoo’tkazuvchanlik deb ataladigan bu hodisa asosida yorug’lik qabul qilgichlar, Ya’ni fotorezistorlarning katta guruhi kashf qilingan va muttasil mukammallashtirilmoqda. Fotorezistorlarda asosan kadmiy selenidi va sul’fidi qo’llaniladi.
Ichki fotoeffektning kvant chiqishi: Faraz qilaylik, yarimo’tkazgich chastotasi ichki effektning bo’sag’aviy chastotasidan katta bo’lgan yorug’lik bilan yoritalayotgan bo’lsin. Bo’sag’aviy chastota xususiy yarimo’tkazgichlarda taqiqlangan zona kengligi bilan va kirishmali yarimo’tkazgichlarda donor va akseptorli kirishmalarning ionizatsiya energiyasi bilan aniqlanadi. Valent zonaning yoki kirishmali sathlarning elektronlari tomonidan fotonning yutilishida shunga mos keluvchi kvant o’tishlar ro’y beradi. Natijada fotoo’tkazuvchanlikni vujudga keltiruvchi qo’shimcha (noturg’un) zaryad tashuvchilar paydo bo’ladi.
Yarimo’tkazgichli moddaning eng muhim xarakteristikalaridan biri ichki fotoeffektning kvant chiqishi – bitta yutilgan fotonga to’g’ri keluvchi optik generatsiyalangan zaryad tashuvchilar soni – hisoblanadi. O’tkazuvchanlik elektronlarining ( ) va teshiklarining ( ) kvant chiqishlari mavjud. Sof Yarimo’tkazgichda ( )= .
Kirishmasiz germaniy uchun bog’liqlik 10-rasmda ko’rsatilgan. Foton energiyasi taqiqlangan zona kengligi darajasiga yetganda zaryad tashuvchilarning generatsiyasi boshlanadi. yetarlicha tez ning kattaligi birga Yaqin qiymatga erishadi. Foton energiyasi taqiqlangan zona kengligidan 2 – 3 marta oshganida zarbali ionizatsiya yo’li bilan olingan qo’shimcha zaryad tashuvchilarning generatsiyasi tufayli kvant chiqishning keyingi o’sishi ro’y beradi: bunda birdan katta qiymatga erishadi. Kvant chiqishning o’sishiga qarshilik qiluvchi raqobatlashuvchi jarayonlar bo’lib, o’tkazuvchanlik elektronlarining uyg’otilishiga, eksitonlarning va fononlarning tug’ilishiga olib keluvchi fotonlarning yutilish jarayonlari hisoblanadilar. Yarimo’tkazgichda mos keluvchi markazlar mavjudligida yarimo’tkazgichga tushuvchi fotonlarning bir qismi fotolyuminessensiya jarayonlarida qatnashadilar.
Faraz qilaylik, yarimo’tkazgichning hajm birligida vaqt birligi ichida energiyali ta foton yutilayotgan bo’lsin. U xolda
(9)
kattalik zaryad tashuvchilarining yorug’lik generatsiyasining tezligi (Yarimo’tkazgichning hajm birligida vaqt birligi ichida generatsiyalanuvchi berilgan belgili zaryad tashuvchilar soni) hisoblanadi.