2. Photoconductivité
• Technique de la photoconductivité
La photoconductivité a été découverte en 1873 par W. Smith, mais elle n'a pas pris la même importance théorique que l'émission photoélectrique lors de l'établissement de la théorie des quanta. Son intérêt apparut d'abord sur le plan technique pour détecter la lumière, en concurrence avec la photoémission dans le domaine visible, et pratiquement sans concurrence dans l'infrarouge de 2 μm à 300 μm. La photoconductivité n'est observable que pour une classe restreinte de corps, les semiconducteurs. La conductivité d'un corps peut s'écrire :
où ρ
n et ρ
p désignent respectivement les densités d'électrons libres et de trous, μ
n et μ
p leurs mobilités,
e la charge élémentaire. Dans un métal, le nombre de porteurs mobiles, en général des électrons, est très important et sensiblement indépendant de l'éclairement. Dans un
semiconducteur maintenu à l'obscurité, si la température est assez basse (la température ordinaire peut suffire dans certains cas), ρ
n et ρ
p sont très faibles et σ est négligeable. Un éclairement crée des porteurs et fait apparaître une photoconductivité. On considérera d'abord le cas d'un semiconducteur intrinsèque exempt d'impuretés. L'absorption d'un photon d'énergie
hν fait passer un électron de la bande de valence à la bande de conduction. On voit donc apparaître un trou positif dans la bande de valence et un électron libre dans la bande de conduction, qui contribuent tous deux à la conductivité. Pour produire cet effet, un photon doit posséder au minimum une énergie égale à la largeur de bande interdite E
g qui constitue donc le seuil photoélectrique. La plus grande longueur d'onde détectable est ainsi
hc/E
g, soit 0,55 μm pour CdS, 0,91 μm pour GaAs, 0,97 μm pour Si, 1,6 μm pour Ge et 7 μm pour InSb.
Pour aller plus loin dans l'infrarouge, on utilise des semic […]
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