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光电导的弛豫过程

2023.1.11

光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流是要经过一定时间的。同样光照停止后光电流也是逐渐消失的。这些现象称为弛豫过程或惰性。

对光电导体受矩形脉冲光照时,常有上升时间常数τr和下降时间常数τf来描述弛豫过程的长短。τr表示光生载流子浓度从零增长到稳态值63%时所需的时间,τf表示从停光前稳态值衰减到37%时所需的时间。

当输入光功率按正弦规律变化时,光生载流子浓度(对应于输出光电流)与光功率频率变化的关系,是一个低通特性,说明光电导的弛豫特性限制了器件对调制频率高的光功率的响应:

Δn0:中频时非平衡载流子浓度。

ω:圆频率,ω=2πf。

τ:非平衡载流子平均寿命,在这里称时间常数。

可见Δn随ω增加而减小,当ω=1/τ时,Δn=Δn0/,称此时f=1/2πτ为上限截止频率或带宽。

光电增益与带宽之积为一常数,Mf=(τn/tn+τp/tp)·(1/2πτ)=(1/tn+1/tp)·(1/2π)=常数。表明材料的光电灵敏度与带宽是矛盾的:材料光电灵敏度高,则带宽窄;材料带宽宽,则光电灵敏度低。此结论对光电效应现象有普遍性。


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