PHOTOÉLECTRIQUE EFFET
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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 :

Pour aller plus loin dans l'infrarouge, on utilise des semiconducteurs dopés. Dans les semiconducteurs négatifs, ou n, on a introduit des impuretés qui possèdent un électron de plus que les atomes normaux du semiconducteur et créent des centres donneurs dans la bande interdite Eg. Ces centres peuvent transmettre un électron à la bande de conduction si un photon leur fournit une énergie suffisante. Dans le cas des semiconducteurs p, des impuretés, qui possèdent un électron de moins que l'atome normal, acceptent des électrons de la bande de valence en y créant des trous positifs. Le seuil photoélectrique dans les semiconducteurs n est la distance Ed du niveau donneur à la bande de conduction et, dans les semiconducteurs p, la distance Ea du niveau accepteur à la bande de valence. Les longueurs d'onde limites détectables sont ainsi 11 μm pour Ge dopé à l'or, 40 μm pour Ge dopé au Zn, et on descend même jusqu'à quelque 0,5 mm avec InSb dopé (cf. infra).
Courant d'obscurité et utilisation de la photoconductivité pour la détection de la lumière
La conductivité d'un semiconducteur non éclairé n'est nulle qu'au zéro absolu et l'agitation thermique peut susciter l'existence de porteurs par les mêmes mécanismes que l'absorption de photons. La mesure d'un flux lumineux par photoconductivité est effectuée en plaçant l'élément semiconducteur sous tension et en mesurant l'augmentation du courant due à l'éclairement. Cette mesure peut être rendue très sensible en modulant le faisceau lumineux et en amplifiant la composante du courant qui est en synchronisme avec la modulation. Mais, de toute façon, la détection du courant photoélectrique est d'autant plus facile que le courant d'obscurité est plus faible. En effet, tout courant fluctue autour de sa valeur moyenne avec une amplitude qui augmente avec cette valeur. Si on désigne par hν0 le seuil photoélectrique du semiconducteur (égal à Eg, Ed ou Ea, suivant son type), le courant d'obscurité varie dans la gamme utile comme :

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Écrit par :
- Pierre VERNIER : professeur à l'université de Dijon
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Pour citer l’article
Pierre VERNIER, « PHOTOÉLECTRIQUE EFFET », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-photoelectrique/