教案02 第1章

1、 黑体的辐射定律以及热辐射体的色黑体的辐射定律以及热辐射体的色温意义。温意义。辐射度参数与光度参数的转换辐射度参数与光度参数的转换关系。关系。半导体的本征吸收和杂质吸收的意半导体的本征吸收和杂质吸收的意义和条件。义和条件。光电导效应和光生伏特效应。光电导效应和光生伏特效应。1.3 1.3 物体热辐射物体热辐射1.3.1 1.3.1 黑体辐射定律黑体辐射定律1.1.黑体黑体 黑体黑体能够完全吸收从任何角度入射的能够完全吸收从任何角度入射的任何波长的辐射，并且在每一个方向都能任何波长的辐射，并且在每一个方向都能最大可能地发射任意波长辐射能的物体。最大可能地发射任意波长辐射能的物体。2.2.普朗克辐

2、射定律普朗克辐射定律黑体光谱辐射出射度黑体光谱辐射出射度M Me,s,e,s,由普朗克公式表由普朗克公式表示：示：) 1e (252, s , ekThchcM) 1e (252s,e,kThchcL) 1e (cos252s,e,kThchAcI黑体光谱辐强度黑体光谱辐强度I Ie,s,e,s,黑体光谱辐亮度黑体光谱辐亮度L Le,s,e,s,3.3.斯忒藩斯忒藩- -波尔兹曼定律波尔兹曼定律黑体发射的总辐射出射度黑体发射的总辐射出射度04, s , es , edTMM是斯特藩是斯特藩- -波尔兹曼常数波尔兹曼常数4282345KWm1067. 5152chk特点：黑体的特点：黑体的M M

3、e,se,s与与T T的四次方成正比的四次方成正比4. 4. 维恩位移定律维恩位移定律峰值光谱辐射出射度所对应的波长峰值光谱辐射出射度所对应的波长mm与绝与绝对温度对温度T T的关系：的关系：mTm2898维恩位移定律维恩位移定律当温度升高时，峰值光谱当温度升高时，峰值光谱辐射出射度对应的波长向短波方向位移。辐射出射度对应的波长向短波方向位移。 黑体的峰值光谱辐出度：黑体的峰值光谱辐出度： 155se103091T.Mm,Wcm-2m-1K-5 例例1 1 若可以将人体作为黑体，正常人体温的为若可以将人体作为黑体，正常人体温的为36.536.5，（，（1 1）试计算正常人体所发出的辐射）试计算

4、正常人体所发出的辐射出射度为多少出射度为多少W/mW/m2 2？（？（2 2）正常人体的峰值辐射）正常人体的峰值辐射波长为多少波长为多少mm？峰值光谱辐射出射度？峰值光谱辐射出射度M Me,s,me,s,m为为多少？（多少？（3 3）人体发烧到）人体发烧到3838时峰值辐射波长时峰值辐射波长为多少？发烧时的峰值光谱辐射出射度为多少？发烧时的峰值光谱辐射出射度M Me,s,me,s,m又为多少？又为多少？解（解（1 1）人体正常体的绝对温度为）人体正常体的绝对温度为T=36.5+273=309.5KT=36.5+273=309.5K，根据斯特藩，根据斯特藩- -波尔兹曼辐射波尔兹曼辐射定律，正常

5、人体所发出的辐射出射度为：定律，正常人体所发出的辐射出射度为：24, s , em/W3 .5205 .309M（2 2）由维恩位移定律，正常人体的峰值辐射波长为）由维恩位移定律，正常人体的峰值辐射波长为: :Tm2898(m)=9.36m 峰值光谱辐射出射度为峰值光谱辐射出射度为 155se103091T.Mm,Wcm-2m-1 =3.72 Wcm-2m-1 （3 3）人体发烧到）人体发烧到3838时峰值辐射波长为时峰值辐射波长为 m32. 9382732898m发烧时的峰值光谱辐射出射度为发烧时的峰值光谱辐射出射度为 155, s , e10309. 1TMm=3.81Wcm-2m-1 例

6、例2 2 将标准钨丝灯为黑体时，试计算它的峰值辐射将标准钨丝灯为黑体时，试计算它的峰值辐射波长，峰值光谱辐射出射度和它的总辐射出射度。波长，峰值光谱辐射出射度和它的总辐射出射度。 解解 标准钨丝灯的温度为标准钨丝灯的温度为T TW W=2856K=2856K，因此它的峰，因此它的峰值辐射波长为：值辐射波长为： 015. 1285628962898Tm(m) 峰值光谱辐射出射度为峰值光谱辐射出射度为 155, s , e10309. 1TMm=1.3092856510-15 =248.7Wcm-2m-1 总辐射出射度为总辐射出射度为 24484, s , em/W1077. 328561067.

7、 52856M1.3.2 1.3.2 辐射体的分类及温度表示辐射体的分类及温度表示1.1.热辐射体的分类热辐射体的分类黑体黑体非黑体非黑体（1 1）灰体）灰体 辐射体光谱辐出度辐射体光谱辐出度M Me,e,与同温度黑体与同温度黑体M Me,s,e,s,之比，是一个之比，是一个与波长无关与波长无关的系数的系数。,seeMM1（2 2）选择性辐射体）选择性辐射体不服从黑体辐射定律的辐不服从黑体辐射定律的辐射体。射体。 发射率发射率2.2.热辐射体的温度表示热辐射体的温度表示（1 1）辐射温度）辐射温度T Te e T Te e 热辐射体发射的总辐通量与黑体热辐射体发射的总辐通量与黑体的总辐通量相等

8、时，以黑体的温度标度该的总辐通量相等时，以黑体的温度标度该热辐射体的温度。热辐射体的温度。（2 2）色温）色温T Ti i T Ti i 热辐射体在可见光区域发射的光热辐射体在可见光区域发射的光谱辐射分布与某黑体的可见光谱辐射分布谱辐射分布与某黑体的可见光谱辐射分布相同时，以黑体的温度标度该热辐射体的相同时，以黑体的温度标度该热辐射体的温度。温度。 色温与实际温度的偏差最小。色温与实际温度的偏差最小。（3 3）亮温度）亮温度T Tv v T Tv v 热辐射体在可见光区某一波长热辐射体在可见光区某一波长0 0的辐亮度的辐亮度L Le,0e,0，等于黑体在同一波长，等于黑体在同一波长0 0的的辐

9、亮度辐亮度L Le e，s s，00，以黑体的温度标度该热辐，以黑体的温度标度该热辐射体的温度。射体的温度。1.4 1.4 辐射度参数与光度参数的关系辐射度参数与光度参数的关系辐射度参数辐射度参数光度参数光度参数 0.38um-0.78um可以对用不同度量参数标定的光电器件灵敏度可以对用不同度量参数标定的光电器件灵敏度等特性参数进行比较。等特性参数进行比较。1 1 人眼的视觉灵敏度人眼的视觉灵敏度正常人眼的正常人眼的锥状细胞锥状细胞 明视觉明视觉: : 只对光亮度超过只对光亮度超过1010-3 -3 cd/mcd/m2 2的光敏感；的光敏感； 光谱范围：光谱范围：0.38 0.38 0.78m

10、 0.78m，0.555m0.555m最最敏感；敏感； 能分辨颜色。能分辨颜色。柱状细胞柱状细胞 暗视觉暗视觉: : 当光亮度低于当光亮度低于1010-3 -3 cd/mcd/m2 2时起作用；时起作用； 光谱范围：光谱范围：0.33 0.33 0.73m 0.73m，0.507m0.507m最最敏感；敏感； 不能分辨颜色。不能分辨颜色。正常人眼的明视觉光谱光正常人眼的明视觉光谱光视效率视效率V V（）用各用各种单色辐射分别刺激正常种单色辐射分别刺激正常人（标准观察者）眼的锥人（标准观察者）眼的锥状细胞，当刺激程度相同状细胞，当刺激程度相同时，发现波长时，发现波长=0.555m=0.555m处

11、的光谱辐射亮度处的光谱辐射亮度L Le,me,m小于其它波长的光谱辐亮小于其它波长的光谱辐亮度度L Le,e,。e,me,)(LLV正常人眼的暗视觉光谱光视效率正常人眼的暗视觉光谱光视效率VV（）对正常人眼的圆柱细胞，以微弱的各种单对正常人眼的圆柱细胞，以微弱的各种单色辐射刺激时，发现在相同刺激程度下，波色辐射刺激时，发现在相同刺激程度下，波长长=0.507m=0.507m处的光谱辐射亮度处的光谱辐射亮度LeLe，507nm507nm小于其小于其他波长他波长的光谱辐射亮度的光谱辐射亮度 L Le,e,。e,nm507, e)(LLV2 2 人眼的光谱光视效能人眼的光谱光视效能无论是锥状细胞还是

12、柱状细胞，单色辐射对其无论是锥状细胞还是柱状细胞，单色辐射对其刺激的程度与刺激的程度与L Le,e,成正比。成正比。 对于明视觉，刺激程度平衡的条件为对于明视觉，刺激程度平衡的条件为)(, em,vVXKXKm Km 人眼的明视觉最灵敏波长的光度参人眼的明视觉最灵敏波长的光度参量对辐射度参量的转换常数，量对辐射度参量的转换常数，683lm/W683lm/W。 对于暗视觉对于暗视觉)(,VXKXemvK Km m 人眼的暗视觉最灵敏波长的光度参量人眼的暗视觉最灵敏波长的光度参量对辐射度参量的转换常数，对辐射度参量的转换常数，1725lm/W1725lm/W。 令令 K K（），人眼的明视觉光谱光

13、视效能），人眼的明视觉光谱光视效能)()(m, e,vVKXXK)()(m, e,vVKXXKKK（）为人眼的暗视觉光谱光视效能）为人眼的暗视觉光谱光视效能正常人眼的明视觉最大光谱光视效能：正常人眼的明视觉最大光谱光视效能：K（m）= Km正常人眼的暗视觉最大光谱光视效能：正常人眼的暗视觉最大光谱光视效能：K（m ）= Km例例3 3 已知某已知某He-NeHe-Ne激光器的输出功率为激光器的输出功率为3mW3mW，试计算其发出的光通量为多少试计算其发出的光通量为多少lmlm？解解 He-NeHe-Ne激光器输出的光为光谱辐射通量，激光器输出的光为光谱辐射通量，根据式（根据式（1-561-56

14、）可以计算出它发出的光）可以计算出它发出的光通量为通量为3 3 辐射体光视效能辐射体光视效能一个热辐射体发射的总光通量一个热辐射体发射的总光通量v v与总辐射通量与总辐射通量e e之比，称为该辐射体的光视效能之比，称为该辐射体的光视效能K K： evevK 对发射连续光谱辐射的热辐射体，总光通对发射连续光谱辐射的热辐射体，总光通量量v v： d )(nm780nm380e,mvVKevK VKVKKm0, enm780nm380, emdd )(V V 是辐射体的光视效率。是辐射体的光视效率。标准钨丝灯发光光标准钨丝灯发光光谱的分布如图谱的分布如图1-71-7所所示示标准钨丝灯的相对光标准钨丝

15、灯的相对光谱辐射分布谱辐射分布 、光谱光视效率光谱光视效率V V（）和光谱光视效率与相和光谱光视效率与相对光谱辐射分布之对光谱辐射分布之积积 ，积分，积分 r, eXrVe,)X()d(780nmnm380e,VXrrVe,)X(为为曲线所围的面积曲线所围的面积A Al ld0e,rX为面积为面积A A2 2。标准钨丝灯的光视效能标准钨丝灯的光视效能K K为：为：1m217.1AKKAlm/W 已知某种辐射体的光视效能已知某种辐射体的光视效能K K和辐射量和辐射量X Xe e，就能够计算出该辐射体的光度量就能够计算出该辐射体的光度量X Xv v，该式是，该式是辐射体的辐射量和光度量的转换关系式

16、。辐射体的辐射量和光度量的转换关系式。 注意：注意：veK例：对于色温为例：对于色温为 2 856 K2 856 K的标准钨丝灯其光视效的标准钨丝灯其光视效能为能为17.1lm/W17.1lm/W，当标准钨丝灯发出的辐射通量为，当标准钨丝灯发出的辐射通量为e e100W100W时，其光通量为时，其光通量为 v v = 1710lm = 1710lm。注：注：色温越高的辐射体，它的可见光的成分越多，色温越高的辐射体，它的可见光的成分越多，光视效能越高，光度量也越高。光视效能越高，光度量也越高。 白炽钨丝灯的供电电压降低时，灯丝温度降低，白炽钨丝灯的供电电压降低时，灯丝温度降低，灯的可见光部分的光

17、谱减弱，光视效能降低，用灯的可见光部分的光谱减弱，光视效能降低，用照度计检测光照度时，照度将显著下降。照度计检测光照度时，照度将显著下降。1.5 1.5 半导体对光的吸收半导体对光的吸收1. 1. 物质对光吸收的一般规律物质对光吸收的一般规律光波入射到物质表面上，光波入射到物质表面上，用透射法测定光通量的衰用透射法测定光通量的衰减时，发现通过路程减时，发现通过路程dxdx的的光通量变化光通量变化dd与入射的光与入射的光通量通量和路程和路程dxdx的乘积成的乘积成正比。正比。xdd称为吸收系数。称为吸收系数。 解微分方程解微分方程xddxe0的物理意义的物理意义当光在物质中传播时，透当光在物质中

18、传播时，透过的能量衰减到原来能量的过的能量衰减到原来能量的e e-1-1时所透过的路时所透过的路程的倒数等于该物质的吸收系数程的倒数等于该物质的吸收系数。当不考虑反射损失时，吸收的光通量应为当不考虑反射损失时，吸收的光通量应为：)e1 (00 x2 2 半导体对光的吸收半导体对光的吸收半导体对光的吸收：半导体对光的吸收： 本征吸收本征吸收 杂质吸收杂质吸收 激子吸收激子吸收 自由载流子吸收自由载流子吸收 晶格吸收晶格吸收 只有只有本征吸收本征吸收和和杂质吸收杂质吸收能够直接产生能够直接产生非平衡载流子，引起非平衡载流子，引起光电效应光电效应。其他吸收。其他吸收都程度不同地把辐射能转换为热能，使

19、器都程度不同地把辐射能转换为热能，使器件温度升高，使热激发载流子运动的速度件温度升高，使热激发载流子运动的速度加快，而不会改变半导体的导电特性。加快，而不会改变半导体的导电特性。 本征半导体、本征半导体、n n型和型和p p型半导体型半导体半导体材料多为共价键。如锗或硅原子外半导体材料多为共价键。如锗或硅原子外层有个价电子，它们与相邻原子组成共层有个价电子，它们与相邻原子组成共价键后形成原子外层有个电子的稳定结价键后形成原子外层有个电子的稳定结构。构。Electron energy, EConduction Band (CB)Empty of electrons at 0 K.Valence

20、Band (VB)Full of electrons at 0 K.EcEv0Ec+c(b)Band gap = Eg(a)Covalent bondSi ion core (+4e) 绝对零度时，材料不导电。共价键上电子绝对零度时，材料不导电。共价键上电子所受束缚力较小，它会因为受到热激发而所受束缚力较小，它会因为受到热激发而跃过禁带，占据价带上面的能带。该能带跃过禁带，占据价带上面的能带。该能带我们称为导带。我们称为导带。 在纯净半导体中，电子获得热能后从价带在纯净半导体中，电子获得热能后从价带跃迁到导带，导带中出现自由电子，价带跃迁到导带，导带中出现自由电子，价带中出现自由空穴，出现电子

21、空穴对载流中出现自由空穴，出现电子空穴对载流子。这样的半导体称为本征半导体。导电子。这样的半导体称为本征半导体。导电的自由电子和自由空穴统称为载流子。的自由电子和自由空穴统称为载流子。本征吸收本征吸收半导体价带电子吸收光子能半导体价带电子吸收光子能量跃迁入导带，产生电子空穴对的现象。量跃迁入导带，产生电子空穴对的现象。在不考虑热激发和杂质的作在不考虑热激发和杂质的作用时，半导体中的电子基本用时，半导体中的电子基本上处于价带中，导带中的电上处于价带中，导带中的电子很少。当光入射到半导体子很少。当光入射到半导体表面时，原子外层价电子吸表面时，原子外层价电子吸收足够的光子能量，越过禁收足够的光子能量

22、，越过禁带，进入导带，成为可以自带，进入导带，成为可以自由运动的自由电子。同时，由运动的自由电子。同时，在价带中留下一个自由空穴，在价带中留下一个自由空穴，产生电子产生电子- -空穴对。空穴对。发生本征吸收的发生本征吸收的条件条件是光子能量必须大于是光子能量必须大于半导体的禁带宽度半导体的禁带宽度E Eg g。gEhv 发生本征吸收的光波长发生本征吸收的光波长波限波限 Lgg1.24hcEE（ m）结论：结论：只有波长短于的入射辐射才能使器件产只有波长短于的入射辐射才能使器件产生本征吸收，改变本征半导体的导电特性。生本征吸收，改变本征半导体的导电特性。 杂质吸收杂质吸收 N N型半导体中未电离

23、的杂质原型半导体中未电离的杂质原子（施主原子）吸收光子能量子（施主原子）吸收光子能量hh。若。若hh大大于等于施主电离能于等于施主电离能EED D，杂质原子的外层电，杂质原子的外层电子将从杂质能级（施主能级）跃入导带，成子将从杂质能级（施主能级）跃入导带，成为自由电子。为自由电子。 施主束缚电子的能量状态称为施主能级。自施主束缚电子的能量状态称为施主能级。自由电子的浓度高于自由空穴的浓度。由电子的浓度高于自由空穴的浓度。e(a)As+xAs+As+As+As+EcEdCBEv0.05 eVAs atom sites every 106 Si atomsDistance intocrystal(

24、b)Electron Energy P P型半导体中，价带上的电子吸收了能量型半导体中，价带上的电子吸收了能量hvhv大大于于EEA A（受主电离能）的光子后，价电子跃入（受主电离能）的光子后，价电子跃入受主能级，价带上留下空穴。相当于受主能级受主能级，价带上留下空穴。相当于受主能级上的空穴吸收光子能量跃入价带。上的空穴吸收光子能量跃入价带。 容易获得电子的原子称为受主。受主获取电容易获得电子的原子称为受主。受主获取电子的能量状态称为受主能级。子的能量状态称为受主能级。 Bh+(a)xBEvEaB atom sites every 106 Si atomsDistanceinto crysta

25、l0.05 eVBBBh+VBEcElectron energy(b)这两种杂质半导体吸收足够能量的光子，这两种杂质半导体吸收足够能量的光子，产生电离的过程称为杂质吸收。产生电离的过程称为杂质吸收。杂质吸收的长波限杂质吸收的长波限DL24. 1EAL24. 1E由于由于E Eg gEED D或或EEA A ，因此，杂质吸收的长波，因此，杂质吸收的长波长总要长于本征吸收的长波长。杂质吸收会改长总要长于本征吸收的长波长。杂质吸收会改变半导体的导电特性，也会引起光电效应。变半导体的导电特性，也会引起光电效应。 激子吸收激子吸收 当入射到本征半导体上的光子能量当入射到本征半导体上的光子能量hvhv小于

26、小于E Eg g，或入射到杂质半导体上的光子能量或入射到杂质半导体上的光子能量hvhv小于杂质电小于杂质电离能（离能（EED D或或EEA A）时，电子不产生能带间的跃）时，电子不产生能带间的跃迁成为自由载流子，仍受原来束缚电荷的约束而迁成为自由载流子，仍受原来束缚电荷的约束而处于受激状态。这种处于受激状态的电子称为激处于受激状态。这种处于受激状态的电子称为激子。吸收光子能量产生激子的现象称为激子吸收。子。吸收光子能量产生激子的现象称为激子吸收。显然，激子吸收不会改变半导体的导电特性。显然，激子吸收不会改变半导体的导电特性。自由载流子吸收自由载流子吸收对于一般半导体材料，当入射光子的频率对于一

27、般半导体材料，当入射光子的频率不够高时，不足以引起电子产生能带间的不够高时，不足以引起电子产生能带间的跃迁或形成激子时，仍然存在着吸收，而跃迁或形成激子时，仍然存在着吸收，而且其强度随波长增大而增强。这是由自由且其强度随波长增大而增强。这是由自由载流子在同一能带内的能级间的跃迁所引载流子在同一能带内的能级间的跃迁所引起的，称为自由载流子吸收。自由载流子起的，称为自由载流子吸收。自由载流子吸收不会改变半导体的导电特性。吸收不会改变半导体的导电特性。晶格吸收晶格吸收晶格原子对远红外谱区的光子能量的吸收晶格原子对远红外谱区的光子能量的吸收直接转变为晶格振动动能的增加，在宏观直接转变为晶格振动动能的增

28、加，在宏观上表现为物体温度升高，引起物质的热敏上表现为物体温度升高，引起物质的热敏效应。效应。1.6 1.6 光电效应光电效应光电效应光电效应: : 内光电效应内光电效应 外光电效应外光电效应内光电效应内光电效应 被光激发所产生的载流子被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。的现象。外光电效应外光电效应 被光激发产生的电子逸出被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。物质表面，形成真空中的电子的现象。1.6.1 1.6.1 内光电效应内光电效应1.

29、 1. 光电导效应光电导效应本征光电导效应本征光电导效应杂质光电导效应杂质光电导效应 本征光电导效应本征光电导效应在光的作用下由本征在光的作用下由本征吸收引起的半导体电导率的变化现象。吸收引起的半导体电导率的变化现象。 通量为通量为e,e,的单色辐射入射到半导体上，波的单色辐射入射到半导体上，波长长的单色辐射全部被吸收，则光敏层单位时间的单色辐射全部被吸收，则光敏层单位时间所吸收的量子数密度所吸收的量子数密度N Ne,e,应为：应为： bdlhNe,e,（1 1）在）在微弱辐射作用微弱辐射作用下，光生载流子浓度下，光生载流子浓度nn远小于热激发电子浓度远小于热激发电子浓度n ni i，光生空穴

30、浓，光生空穴浓度度pp远小于热激发空穴的浓度远小于热激发空穴的浓度p pi i，并考虑，并考虑到本征吸收的特点，到本征吸收的特点，n=pn=p，,2elhqg迁移率迁移率 载流子（电子和空穴）在单载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度。一般是电子位电场作用下的平均漂移速度。一般是电子的迁移率高于空穴。的迁移率高于空穴。 ,2ddelhqg,2elhqg半导体材料在弱辐射作用下的光电导灵敏度半导体材料在弱辐射作用下的光电导灵敏度S Sg g ：2,d dhclqgSeg在在弱辐射弱辐射作用下的半导体材料的光电导灵敏度为作用下的半导体材料的光电导灵敏度为与材料性质有关的常数，与光电导材

31、料两电极间与材料性质有关的常数，与光电导材料两电极间的长度的长度l l的平方成反比。的平方成反比。 （2）在在强辐射作用强辐射作用下，下，nnnni i，ppppi i21,213eflKhbdqg抛物线关系抛物线关系 ,21,213d21deeflKhbdqg在强辐射作用的情况下半导体材料的光电导灵在强辐射作用的情况下半导体材料的光电导灵敏度不仅与材料的性质有关而且与入射辐射量敏度不仅与材料的性质有关而且与入射辐射量有关，是非线性的。有关，是非线性的。 K Kf f：载流子的复合几率：载流子的复合几率 2. 2. 光生伏特效应光生伏特效应光生伏特效应光生伏特效应是基于半导体是基于半导体PNP

32、N结基础结基础上的一种将光能转换成电能的效应。上的一种将光能转换成电能的效应。 当入射辐射作用在半导体当入射辐射作用在半导体PNPN结上产生本征结上产生本征吸收时，价带中的光生空穴与导带中的光吸收时，价带中的光生空穴与导带中的光生电子在生电子在PNPN结内建电场的作用下分开，形结内建电场的作用下分开，形成光生伏特电压或光生电流的现象。成光生伏特电压或光生电流的现象。 B-h+p n M As+eMetallurgical Junction(a) M 当设定内建电场的方向为电压与电流的正当设定内建电场的方向为电压与电流的正方向时，将方向时，将PNPN结两端接入适当的负载电阻结两端接入适当的负载电

33、阻R RL L，若入射辐射通量为若入射辐射通量为e,e,的辐射作用于的辐射作用于PNPN结结上，则有电流上，则有电流I I流过负载电阻，并在负载电流过负载电阻，并在负载电阻阻R RL L的两端产生压降的两端产生压降U U，流过负载电阻的电，流过负载电阻的电流：流： ) 1(KTqUDeIII I I为光生电流，为光生电流，I ID D为暗电流。为暗电流。heqId, e)1 (短路电流短路电流 I ISCSC 当当U=0U=0（PNPN结被短路）时结被短路）时的输出电流。的输出电流。, e)1 (ehqIIdsc 开路电压开路电压U UOC OC 当当I=0I=0时（时（PNPN结开路），结开

34、路），PNPN结结两端的电压、两端的电压、 ) 1ln(OCDIIqKTU 光电二极管的暗电流光电二极管的暗电流I ID D一般要远远小于光电一般要远远小于光电流流I I，因此，常将其忽略。光电二极管的电流，因此，常将其忽略。光电二极管的电流与入射辐射成线性关系。与入射辐射成线性关系。,)1 (edehqI3. 3. 丹培（丹培（DemberDember）效应）效应丹培效应丹培效应 由于载流子迁移率的差别产由于载流子迁移率的差别产生受照面与遮光面之间的伏特现象。生受照面与遮光面之间的伏特现象。 半导体的迎光面带正电，背光面带负电，半导体的迎光面带正电，背光面带负电，产生光生伏特电压。称这种由于

35、双极性载产生光生伏特电压。称这种由于双极性载流子扩散运动速率不同而产生的光生伏特流子扩散运动速率不同而产生的光生伏特现象为丹培效应。现象为丹培效应。 4.4.光磁电效应光磁电效应 当半导体受光照射产生丹培效应时，由于电子当半导体受光照射产生丹培效应时，由于电子和空穴受到和空穴受到洛伦兹力洛伦兹力的作用，使它们的运动轨迹的作用，使它们的运动轨迹发生偏转。发生偏转。结果在垂直于光照结果在垂直于光照方向与磁场方向的方向与磁场方向的半导体上下表面上半导体上下表面上产生伏特电压，称产生伏特电压，称为为光磁电场光磁电场。这种。这种现象称为半导体的现象称为半导体的光磁电效应光磁电效应。 5. 5. 光子牵引效应光子牵引效应当光子与半导体中的自由载流子作用时，当光子与半导体中的自由载流子作用时，光子把动量传递给自由载流子，自由载流光子把动量传递给自由载流子，自由载流子将顺着光线的传播方向做相对于晶格的子将顺着光线的传播方向做相对于晶格的运动。结果，在开路的情况下，半导体样运动。结果，在开路的情况下，半导体样品将产生电场，它阻止载流子的运动。这品将产生电场，它阻止载流子的运动。这个现象被称为光子牵引效应。个现象被称为光子牵引效应。1.6.2 1.6.2 光电发射效应光电发射效应 外光电效应外光电效应当物质中的电子吸收足够当物质中的电子吸收足够高的光子能量，电子将逸出物质表面成为高的光子能