2024年3月16日发(作者：)

1、半导体对光的吸收有哪些机制？

答：本征吸收：半导体中价带电子吸收光子能量跃迁入导带成为自由电子，产

生电子-空穴的现象。（发生本征吸收的条件是光子能量必须大于半导体的

禁带宽度Eg，才能使价带Ev上的电子吸收足够的能量跃入到导带底能级

Ec之上）（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。 ）

杂志吸收：杂质半导体吸收足够能量的光子，产生电离的过程。（杂质吸收

的长波长总要长于本征吸收的长波长。杂质吸收会改变半导体的导电特性，

也会引起光电效应。 ）

激子吸收：半导体吸收光子能量，但电子不能跃迁为自由载流子而处于受

激状态。（激子吸收不会改变半导体的导电特性）

自由载流子吸收：半导体吸收光子能量，自由载流子在同一能带内的能级

跃迁。（自由载流子吸收不会改变半导体的导电特性）

晶体吸收：晶格原子对远红外谱区的光子能量的吸收，直接转换为晶格振

动动能的增加。（以上五种吸收中，只有本征吸收和杂质吸收能够直接产生

非平衡载流子，引起光电效应。其他吸收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加快，而不会改变半导

体的导电特性）

2、光电效应有什么？其中光电灵敏度与什么有关：

答：光与物质作用产生的光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。内光电

效应是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，

使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。而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称为外光电效应。

内光电效应：

光电导效应——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

称为本征光电导效应。另外还有杂质光电导效应。

光生伏特效应——光生伏特效应是基于半导体PN结基础上的一种将光能

转换成电能的效应。

丹培效应——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

象称为丹培效应。

光磁电效应——半导体受光照射产生丹培效应时，由于电子和空穴在磁场

中的运动必然受到洛伦兹力的作用，使它们的运动轨迹发生偏转，空穴向

半导体的上方偏转，电子偏向下方，结果在垂直于光照方向与磁场方向的

半导体上下表面上产生伏特电压，称为光磁电场。这种现象称为半导体的

光磁电效应。

光子牵引效应——当光子与半导体中的自由载流子作用时，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。

这个现象被称为光子牵引效应。

外光电效应——当物质中的电子吸收足够高的光子能量，电子将逸出物质

表面成为真空中的自由电子，这种现象称为光电发射效应或称为外光电效

应。

光电灵敏度：在弱光下是线性的与两电极间长度L的平方成反比（在弱辐

射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

导材料两电极间的长度l的平方成反比）；

在强光下是非线性的抛物线的关系，与入射辐射量有关（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

量有关，是非线性的）

3、典型光敏电阻的光谱范围：