Эффект Дембера. 
Явления фотопроводимости в проводниках

Помимо фотопроводимости освещение полупроводникового кристалла может вызывать появление электродвижущей силы [2]. Для этого в кристалле в отсутствие источника внешнего электрического напряжения должно по тем или иным причинам появиться внутреннее электрическое поле, способное направить фотоэлектроны и фотодырки в разные стороны. Тогда противоположные стороны образца зарядятся разноименно и возникнет фото-э.д.с.

Если полупроводник осветить сильно поглощаемым светом, то вблизи поверхности, где происходит поглощение света, возникнут электронно-дырочные пары [1]. Эти носители заряда диффундируют из освещенной области в глубь полупроводника (Рисунок 6). Поскольку электроны обладают большей подвижностью, чем дырки, то они продвинутся дальше в глубь кристалла, чем дырки. Эта разница в диффузии носителей заряда приведет к тому, что поверхность полупроводника окажется положительно заряженной по отношению к его объему. Возникшее электрическое поле направлено так, что оно ускоряет дырки, имеющие меньшую подвижность, и замедляет подвижные электроны, поэтому суммарный ток равен нулю. Объемную эдс, возникающую при неравномерном освещении полупроводника, называют эдс Дембера. Открыт немецким физиком Х. Дембером (H. Dember) в 1931 году.

Рисунок 6 — Возникновение эдс Дембера Вычисление эдс Дембера проведем в предположении, что в полупроводнике мало ловушек и нет поверхностной рекомбинации. Для этого необходимо решить уравнения.

j_n = е (n₀ + Дn) µ_nе_D + eD_n, (24).

j_p = е (p₀ + Дp) µ_pе_D eD_p (25).

где е_D — поле Дембера и Дn=Др — концентрация избыточных носителей заряда, D_n и D_p — коэфф. диффузии электронов и дырок, µ_n и µ_p — их подвижности. В стационарных условиях полная плотность тока равна нулю. Так как eD_p = µ_pkT и eD_n =µ_nkT, то.

j = j_n + j_p=e [(n_о + Дn)µ_n+ (p_o +Др)µ_p]е_D + e (D_n D_p), (26).

и для поля Дембера получим выражение.

е_D=, (27).

где n = n₀ + Дn и р = р₀ + Др.

Проинтегрировав выражение (27) по х от поверхности (х=0) до такой точки, где концентрация неравновесных носителей обращается в нуль. Это расстояние должно быть порядка нескольких длин диффузии (х=3L). Так как у = е (nµ_n + pµ_p), а Ду = е (µ_n+ µ_p) Дn, то.

е_D= (28).

где b=/.

Следовательно,.

V_D = =. (29).

На расстоянии x = 3L все неравновесные носители прорекомбинируют, а поэтому у (3L) = е (n₀ + р₀. У поверхности полупроводника у (0) = е (n₀ + Дn е (p₀ + Дp= у (3 L) + е (+)Дn. Поэтому.

V_D = (30).

ЭДС Дембера тем больше, чем сильнее различаются подвижности электронов и дырок. Электродвижущая сила Дембера обычно очень мала, она немного больше kT/e. При µ_n = V_D = 0.