光伏效应及其品种

1839 年，法国物理学家亚历山大·爱德蒙·贝克勒尔 (Alexandre Edmond Becquerel) 首次观察到所谓的光伏（或光伏）效应。

在他父亲的实验室进行实验时，他发现通过照亮浸在电解液中的铂板，连接到铂板上的检流计会指示存在 电动势……很快，19 岁的埃德蒙就为他的发现找到了一个有用的应用——他创造了一个光强计——一种记录入射光强度的装置。

今天，光伏效应包括一整组现象，以某种方式与闭合电路中电流的出现有关，其中包括发光的半导体或电介质样品，或发光样品上的 EMF 现象，如果外部电路开路。在这种情况下，可以区分两种类型的光伏效应。

第一类光伏效应包括：高电光电动势、体积光电动势、阀光电动势，以及光电效应和登伯效应。

第二类光伏效应包括：光子对电子的夹带效应，以及表面、圆形和线性光伏效应。

第一类和第二类的影响

第一类光伏效应是由一个过程引起的，在这个过程中，光效应会产生两个特征的移动电荷载流子——电子和空穴，这导致它们在样品空间中分离。

在这种情况下，分离的可能性与样品的不均匀性（其表面可以被认为是样品的不均匀性）或当光在表面附近被吸收或仅部分被吸收时照明的不均匀性有关。样品表面被照亮，因此由于落在电子上的光的影响下电子的热运动速度增加而产生 EMF。

第二种类型的光伏效应与光激发电荷载流子的基本过程的不对称性、它们的散射和复合的不对称性有关。

这种类型的效应在没有额外形成相反电荷载流子对的情况下出现，它们是由带间跃迁引起的，或者可能与杂质激发电荷载流子有关，此外，它们可能是由光能吸收引起的。免费收费运营商。

接下来，让我们看看光伏效应的机理。我们将首先研究第一种类型的光伏效应，然后将注意力转向第二种类型的效应。

加厚效果

Dember 效应可以在样品的均匀照明下发生，这仅仅是因为其相对侧表面复合率的差异。在样品光照不均匀的情况下，登伯效应是由电子和空穴的扩散系数（迁移率的差异）的差异引起的。

由脉冲照明引发的​​登伯效应用于产生太赫兹范围内的辐射。登伯效应在高电子迁移率、窄带隙半导体（如 InSb 和 InAs）中最为明显。[banner_adsense]

势垒光电动势

栅极或势垒光电动势是由电场分离电子和空穴产生的 肖特基势垒 在金属-半导体接触的情况下，以及场 p-n结 或异质结。

这里的电流是由直接在 pn 结区域产生的载流子和在靠近电极的区域被激发并通过扩散到达强场区域的那些载流子的运动形成的。

对分离促进了p区空穴流和n区电子流的形成。如果电路开路，则 EMF 作用于 p-n 结的直接方向，因此它的作用补偿了原始现象。

这种影响是运作的基础 太阳能电池 和低响应的高灵敏度辐射探测器。

体积光电动势

体光电动势，顾名思义，是由于掺杂剂浓度变化或化学成分变化（如果半导体是化合物）。

在这里，对分离的原因是所谓的由费米能级位置变化产生的反电场，而费米能级又取决于杂质浓度。或者，如果我们谈论的是具有复杂化学成分的半导体，则对的分裂是由带宽的变化引起的。

体光电的出现现象适用于探测半导体以确定它们的同质性程度。样品电阻也与不均匀性有关。

高压光电动势

当不均匀的照明导致沿样品表面定向的电场时，就会发生异常（高压）光电动势。产生的 EMF 的大小将与照明区域的长度成正比，并且可能达到 1000 伏或更高。

如果扩散电流具有表面定向分量，则该机制可能是由登伯效应引起的，或者是由投射到表面的 p-n-p-n-p 结构的形成引起的。产生的高压 EMF 是每对非对称 n-p 和 p-n 结的总 EMF。

光电效应

光电效应是样品变形过程中出现光电流或光电动势的现象。其机制之一是在不均匀变形过程中出现体电动势，导致半导体参数发生变化。

光电式 EMF 出现的另一种机制是横向登伯电动势，它发生在单轴变形下，导致电荷载流子扩散系数的各向异性。

后一种机制在多谷半导体变形中最有效，导致载流子在谷之间重新分布。

我们已经研究了第一种类型的所有光伏效应，然后我们将研究归因于第二种类型的效应。

光子对电子的吸引效应

这种效应与光电子在从光子获得的动量上分布的不对称性有关。在具有光学微带跃迁的二维结构中，滑动光电流主要由具有特定动量方向的电子跃迁引起，并且可以显着超过块状晶体中的相应电流。

线性光伏效应

这种效应是由于样品中光电子的不对称分布。这里，不对称性由两种机制形成，第一种是弹道机制，与量子跃迁期间脉冲的方向性有关，第二种是剪切机制，由于电子波包重心在量子跃迁过程中的偏移量子跃迁。

线性光伏效应与从光子到电子的动量转移无关，因此，对于固定的线性偏振，当光传播方向反转时它不会改变。光吸收和散射以及复合过程有助于电流（这些贡献在热平衡时得到补偿）。

应用于电介质的这种效应使得应用光存储机制成为可能，因为它会导致折射率发生变化，这取决于光的强度，并且即使在光被关闭后也会继续发生变化。

圆形光伏效应

当来自回旋晶体的椭圆或圆偏振光照射时会发生这种效果。当极化发生变化时，EMF 会反转符号。产生这种效应的原因在于自旋和电子动量之间的关系，这是回旋晶体固有的。当电子被圆偏振光激发时，它们的自旋是光学定向的，因此会产生定向电流脉冲。

?

相反效应的​​存在表现在电流作用下光学活动的出现：传输的电流导致回旋晶体中自旋的方向。

最后三个效果用于惯性接收器。 激光辐射.

表面光伏效应

当光被金属和半导体中的自由电荷载流子反射或吸收时，由于在光的倾斜入射期间从光子到电子的动量转移以及在法向入射期间如果晶体表面的法线不同于从主晶轴之一的方向。

该效应存在于样品表面上光激发电荷载流子的散射现象。在带间吸收的情况下，它发生在大部分激发载流子到达表面而没有散射的情况下。

因此，当电子从表面反射时，会形成垂直于表面的弹道电流。如果在激发时，电子以惯性排列自身，则可能会出现沿表面定向的电流。

这种效应发生的条件是电子沿表面运动时“朝向表面”和“离开表面”的动量平均值非零分量的符号不同。例如，在立方晶体中，电荷载流子从简并价带激发到导带时满足该条件。

在表面的漫散射中，到达它的电子会失去沿表面的动量分量，而远离表面的电子会保留它。这导致表面上出现电流。