Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

- Gassensoren
Typischer Wirkungsgrad: η =
ne
n p(h
)
Drei Stufen des Auslösungsprozesses:
ν≥Φ (np: absorbierte Photonen)
1. Absorption des Photons → Energietransfer von Photonen zu Elektronen
2. Bewegung der Elektronen auf die Oberfläche zur Phasengrenze
3. Auslösung der Elektronen über die Potentialbarriere
Verlustmechanismen:
- Transmission (keine Absorption), Reflexion (keine Absorption)
- Elektronenstreuung (Wechselwirkung der angeregten Elektronen mit all den anderen
nicht angeregten freien Elektronen im Leitungsband)
- Phononenstreuung (Stöße mit den Gitterschwingungen)
- Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche (Störungen → Rauhigkeit und Bandstruktur)
< a0
Halbleiter
E
Evac.
EL
EF
EV
κ
> a0
hν
Phasengrenze
Φ
X
195
EF in Hülle Eg → Intrinsischer
Halbleiter
EF obere Hülle Eg → n-Typ Halbleiter
EF unterer Hülle Eg → p -Typ Halbleiter
Dotieren verschiebt EF!
1. hν < Eg ⇒ kein Übergang
2. hν ≥ Eg ⇒ Übergang möglich; freies Elektron-/ Löcherpaar im Kristall
3. Φ > hν ≥ Eg ⇒ Übergang möglich; freies Elektron-/ Löcherpaar im Kristall
4. hν ≥ κ + Eg ⇒ Übergang in freien Raum möglich; freies Elektron außerhalb des Kristalls
hν +∆hν
κ + Eg
∆hν = ½mv²
⇒ Photoemission des freien Elektrons
Verlustmechanismen wie bei Metallen:
- reduzierte Bedeutung Elektronenstoß (geringen Dichte freier Elektronen)
- starker Verlust durch Phononen
- starker Verlust durch Kristallstörungen: