Фототок: электрический ток в фоточувствительных устройствах (фотодиодах) под воздействием излучения. Эффекты, усиление, насыщенный ток – всё о фототоке!
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Электрический ток через фоточувствительное устройство
An electric current through a photosensitive device
Фототок – это электрический ток, протекающий через фоточувствительное устройство, такое как фотодиод, в результате воздействия излучения. Фототок может возникать вследствие фотоэлектрического, фотоэмиссионного или фотовольтаического эффекта. Фототок может быть усилен внутренним усилением, вызванным взаимодействием между ионами и фотонами под воздействием приложенного электрического поля, как это происходит в лавинном фотодиоде (APD). При использовании подходящего излучения фотоэлектрический ток прямо пропорционален интенсивности излучения и возрастает с увеличением ускоряющего напряжения до тех пор, пока фототок не достигнет максимума и дальнейшее увеличение напряжения не приведет к его росту. Наивысшее (максимальное) значение фототока называется током насыщения. Значение запирающего потенциала, при котором фототок становится равным нулю, называется пороговым напряжением или потенциалом остановки для данной частоты падающего излучения.
Photocurrent is the electric current through a photosensitive device, such as a photodiode, as the result of exposure to radiant power. The photocurrent may occur as a result of the photoelectric, photoemissive, or photovoltaic effect. The photocurrent may be enhanced by internal gain caused by interaction among ions and photons under the influence of applied fields, such as occurs in an avalanche photodiode (APD). When a suitable radiation is used, the photoelectric current is directly proportional to intensity of radiation and increases with the increase in accelerating potential till the stage is reached when photo current becomes maximum and does not increase with further increase in accelerating potential. The highest (maximum) value of the photo current is called saturation current. The value of retarding potential at which photo current becomes zero is called cut off voltage or stopping potential for the given frequency of the incident ray.
Фотоэлектричество
Генерация фототока лежит в основе работы фотоэлектрической ячейки.
The generation of a photocurrent forms the basis of the photovoltaic cell.
Фототоковая спектроскопия
Метод характеристики, называемый фототоковой спектроскопией (PCS), также известный как спектроскопия фотопроводности, широко используется для изучения оптоэлектронных свойств полупроводников и других светопоглощающих материалов. Установка для проведения измерений включает в себя полупроводник с прикрепленными электродами, позволяющими подавать электрическое смещение, и регулируемый источник света с заданной длиной волны (энергией) и мощностью, обычно модулируемый механическим чоппером. Измеряется электрический отклик цепи, который сопоставляется со спектром, полученным путем изменения энергии падающего света с помощью монохроматора. Электрическая цепь и оптическая система связаны посредством усилителя с фазовой синхронизацией. Измерения предоставляют информацию, связанную с шириной запрещенной зоны полупроводника, что позволяет идентифицировать различные переходы заряда, такие как энергии экситонов и трионов. Это особенно важно для изучения полупроводниковых наноструктур, таких как квантовые ямы, и других наноматериалов, таких как монослои дихалькогенидов переходных металлов. Кроме того, используя пьезоэлектрическую платформу для изменения бокового положения полупроводника с микронной точностью, можно получить ложноцветное микрографическое изображение спектров для различных позиций. Этот метод называется сканирующей фототоковой микроскопией (SPCM).
A characterization technique called photocurrent spectroscopy (PCS), also known as photoconductivity spectroscopy, is widely used for studying optoelectronic properties of semiconductors and other light absorbing materials. The setup of the technique involves having a semiconductor contacted with electrodes allowing for application of an electric bias, while at the same time a tunable light source incident with a given specific wavelength (energy) and power, usually pulsed by a mechanical chopper. The quantity measured is the electrical response of the circuit, coupled with the spectrograph obtained by varying the incident light energy by a monochromator. The circuit and optics are coupled by use of a lock in amplifier. The measurements give information related to the band gap of the semiconductor, allowing for identification of various charge transitions like exciton and trion energies. This is highly relevant for studying semiconductor nanostructures like quantum wells, and other nanomaterials like transition metal dichalcogenide monolayers. Furthermore, by using a piezo stage to vary the lateral position of the semiconductor with micron precision, one can generate a micrograph false color image of the spectra for different positions. This is called scanning photocurrent microscopy (SPCM).