Hvordan en foton bliver til fire ladningsbærere

1. Absorption af foton:Når en foton med tilstrækkelig energi interagerer med et halvledermateriale, kan den absorberes af et atom i halvledergitteret. Denne energi overføres til en elektron inde i atomet, hvilket får den til at blive exciteret til en højere energitilstand.

2. Generering af elektron-hul-par:Den exciterede elektron forlader sin oprindelige position og skaber et positivt ladet hul, hvor den tidligere var placeret. Dette danner et elektron-hul-par, som er de indledende ladningsbærere i halvlederen.

3. Energioverførsel:Den exciterede elektron interagerer yderligere med andre atomer i halvlederen og overfører dens overskydende energi gennem kollisioner. Når det kolliderer med atomer, mister det energi og falder til sidst tilbage til en lavere energitilstand.

4. Impaktionisering:Under disse kollisioner kan den exciterede elektron overføre nok energi til andre elektroner i halvledergitteret, hvilket får dem til at blive exciteret og til sidst løsnet fra deres oprindelige positioner. Denne proces er kendt som effektionisering. Som et resultat kan hver af disse ekstra exciterede elektroner skabe nye elektron-hul-par, der multiplicerer antallet af ladningsbærere.

5. Lavineeffekt:Disse nyligt genererede elektron-hul-par kan yderligere gennemgå stødionisering, hvilket genererer endnu flere ladningsbærere. Denne kaskadeeffekt skaber en lavine af ladningsbærere, der forstærker det originale signal fra den enkelt absorberede foton.

Som et resultat af denne proces kan en enkelt foton generere flere elektron-hul-par og derved skabe fire ladningsbærere - to elektroner og to huller - i halvledermaterialet. Dette fænomen er særligt vigtigt i halvlederenheder som fotodioder og solceller, hvor absorptionen af ​​fotoner fører til produktion af elektrisk strøm.