光生伏特效应guangsheng fute xiaoying

由光照引起电动势的现象。在半导体与另一物质相接触的界面处，如果用光或放射线照射，则在界面两侧之间产生电动势。半导体与另一物质相接触的界面包括PN结(即P区和N区的界面)、金属和半导体接触的界面、不同半导体材料制成的异质结界面以及由金属——绝缘体——半导体构成的MIS系统的界面。这些接触的一个共同的特点就是在这些界面处都存在一个空间电荷区，其中有很强的电场，称为自建电场。由照射产生的电子—空穴对在自建电场作用下使电子和空穴向相反的方向运动，结果导致界面两侧有正负电荷的积聚和电势差的产生，这就是产生光生伏特效应的原因。以PN结为例，PN结是在P型半导体表面加上一薄层N型半导体构成的。N区一侧带正电荷，P区一侧带负电荷，空间电荷区中的自建电场的方向自N区指向P区。由于光照，半导体吸收了能量大于其禁带宽度Eg的光子后，可以在空间电荷区内部产生电子—空穴对，也可以在空间电荷区附近产生附加的电子—空穴对，只要它们在离结区一个扩散长度的范围内，就有可能在复合前通过扩散运动到达空间电荷区，自建电场将电子扫到N区，空穴扫到P区，使N区积累负电荷，P区积累正电荷。在PN结上形成电势差。当正、负电荷积聚到一定程度时，便达到稳定情况，这时候的电势差称为开路电压。如果PN结两端用外电路连接起来，就会有电流通过，这样PN结就起到一个电源的作用，称为光电池。光生伏特效应有广泛的应用。例如：利用光生伏特效应可制成光电探测器。用半导体制作的太阳光电池可以直接把太阳能变成电能，使太阳能成为一种很有应用前景的能源。