Неравновесные носители заряда в полупроводниках. 
Фотопроводимость

При постоянной температуре в полупроводнике устанавливается стационарная концентрация свободных носителей заряда, называемых равновесными.

При освещении полупроводника в нем образуется избыточная концентрация свободных носителей заряда, такие носители заряда называются неравновесными, а связанную с ними проводимость — фотопроводимостью.

Фотопроводимость — явление изменения электропроводности вещества при поглощении электромагнитного излучения.

Образование неравновесных носителей заряда возможно по трем причинам:

1. Кванты света с энергией () переводят валентные электроны в зону проводимости. При этом образуются свободные фотоэлектроны в зоне проводимости и свободные дырки в валентной зоне (рис.1).

Рис. 1.

2. Кванты света с энергией переводят электроны с донорных уровней в зону проводимости. При этом образуются свободные фотоэлектроны в зоне проводимости и вакансии на на донорных уровнях (Рис.2).

1. Кванты света с энергией переводят электроны из валентной зоны на не занятые акцепторные уровни. При этом образуются свободные дырки в валентной зоне и фотоэлектроны на акцепторных уровнях (Рис.3).

Рис. 3.

Следует отметить, что при освещении полупроводника часть фотонов отражается от его поверхности, часть может пройти сквозь полупроводник, а остальные фотоны сопровождаются появлением фотоэлектрона, т.к. в силу различных причин энергия отдельных фотонов идет на увеличение энергии кристаллической решетки полупроводника.

После прекращения действия механизма, вызвавшего появление неравновесной концентрации носителей, происходит постепенное возвращение к равновесному состоянию. Процесс установления равновесия заключается в том, что каждый избыточный электрон при встрече с вакантным местом (дыркой) занимает его, в результате чего пара неравновесных носителей исчезает. Явление исчезновения пары носителей получило название рекомбинации.