Photoleitung

Pho|to|lei|tung 〈f. 20〉 = Fotoleitung

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Photoleitung,

 

Fotoleitung, Photoleitfähigkeit, Fotoleitfähigkeit, die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit von Halbleitern oder Isolatoren infolge der Absorption elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht (Photonen). Die energetische Anregung der Elektronen kann vermittels des inneren Photoeffekts zu einer Erhöhung der Anzahl quasifreier Ladungsträger führen (unter Umständen auch zu deren Verminderung), andererseits zur Erhöhung der Beweglichkeit bereits vorhandener quasifreier Ladungsträger. Auf der Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit der entsprechenden Substanz (Photoleiter, Photowiderstand) beruht die Wirkungsweise von Photoleitfähigkeitsdetektoren (Photodetektoren).

 

Bei der Erhöhung der Ladungsträgerzahl unterscheidet man zwischen Eigenphotoleitung (intrinsische Photoleitung, Interbandphotoleitung) und Störstellenphotoleitung (extrinsische Photoleitung). Bei der Erstgenannten (Eigenleitung) erfolgt die Anregung der Elektronen aus dem Valenz- ins Leitungsband, und die Energie der Photonen muss mindestens so groß sein wie die Bandlücke. Bei der zweiten werden die Elektronen je nach Art der Fremdatome (Donator oder Akzeptor) aus einem Störstellenniveau in das Leitungsband oder aus dem Valenzband in ein Störstellenniveau angeregt; hierfür ist in der Regel eine kleinere Photonenenergie erforderlich als bei der Eigenphotoleitung. Die Erhöhung der Ladungsträgerbeweglichkeit tritt in polykristallinen Materialien auf und beruht auf der optisch induzierten Änderung der Leitfähigkeitsbarrieren an Korngrenzen. Ein anderer Prozess ist die Erhöhung der Beweglichkeit von quasifreien Elektronen im Leitungsband durch Erhöhung ihrer kinetischen Energie durch optische Anregung (Intrabandphotoleitung). Negative Photoleitung (d. h. Verminderung der Leitfähigkeit) kann eintreten, wenn Störstellenatome ionisiert werden und dadurch die Rekombination quasifreier Ladungsträger begünstigt wird, was eine Verringerung der Konzentration quasifreier Ladungsträger zur Folge hat.