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红外探测器固体能带理论

[2022/3/9]

  固体能带理论是表示固体中电子能量分布方式的一种简便方法,红外探测器厂家现扼要介绍一下这一理论,可有助于理解红外探测器内部产生的光电效应。

  在简单的波尔原子模型中,绕原子核旋转的电子被限制在分立的能级上,它们各有各的轨道直径。除非原子被激发,电子都占据着较低的能级。固体的原子靠得很近,由于量子力学的结果,单个原子的分立能级扩展成近于连续的能带,这些能带被电子的禁带所隔离。最低的能带是完全充满的,称为阶带。下一个较高的能带,不管是占据或未占据有电子,都成为导带。只有导带中的电子对材料的电导率才有贡献。

  导电体、绝缘体和半导体有不同的能带结构。导电体的明显标志的导带没有被电子全部占据。绝缘体的电子刚好占据了阶带中的全部能级,导带是空的,禁带很宽,阶电子不可能获得足够的能量升到导带中去。

  从电特性看,半导体的导电率介于绝缘体和金属之间。纯净的本证半导体的禁带相对窄一些,仅有几分之一电子伏特,而绝缘体的禁带是3电子伏特或更大些。因此,即使在室温下,半导体的一些阶电子也能获得足够的能量,跃过禁带而达到导带。这些电子原来占据的位置成了正电荷,称为空穴。存在电场或磁场时,空穴像电子一样流过材料,然而两者流动的方向相反。

  在纯净半导体中,一个电子被激发到导带,则产生电子空穴对载流子,两者贡献各自的电导率。本证半导体材料有锗单晶、硅单晶以及按化学计算比例构成的化合物。典型的光伏型红外探测器有Si、Ge、CaAs、InSb、InGaAs和HgCdTe(MCT)等,光伏型本证探测器有PbS、PbSe和MCT。

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