PHOTOÉLECTRIQUE EFFET

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 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 E_g. Ces centres peuvent transmettr [...]

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