Фоточувствительность. Фототок. Усиление фототока
Величина светового приращения фотопроводимости освещенного полупроводника равна (п.8.10):
(8.29)
Это выражение показывает зависимость фотопроводимости от интенсивности потоков фотонов Nq или от светового потока Ф (Nq= 
).
Зависимость (8.29) линейная, если 
и 
не зависят от Nq.
В случае квадратичной рекомбинации 
= 
= 
= 
и фотопроводимость 
~ 
, отношение фотопроводимости и светового потока: 
= 
(8.30)
называется фоточувствительностью полупроводникового материала.
Здесь через 
без индекса обозначены квантовый выход, подвижность и время жизни основных носителей заряда (например, электронов), а через b- относительный выход неосновных носителей в фотопроводимость (b= 
).
Параметры 
RФ, 
-характеризуют взаимодействие излучения с материалом и изменение их величины при изменении длины волны излучения определяет спектральнуюзависимость фотопроводимости.
Параметры и характеризуют взаимодействие носителей заряда с решёткой полупроводника, а произведение 
определяют величину фоточувствительности материала. Так как подвижность не очень сильно различается у различных материалов, то фундаментальным параметром, определяющим величину фоточувствительности, следовательно, и фотопроводимости, является время жизни носителей 
.
У различных полупроводников 
~1011 
1019 см-3, и соответственно 
~104 10-13 с. Высокочувствительным считаются полупроводники, для которых 
10-4с.
Если включить полупроводниковый фотоприемник в электрическую цепь и подать внешнее напряжение U в отсутствии освещения, то потечет ток, называемый темновым. Величина темнового тока определяется напряжением U и сопротивлением фотоприемника RT согласно закону Ома (I=U/RT). При освещении фотоприемника ток в цепи меняется, поскольку изменяется его проводимость.
Разность токов при наличии и в отсутствии освещения, называется фототоком. Фототок в цепи зависит от интенсивности освещения полупроводника, от приложенного напряжения U, размера контактов, длины полупроводника и способа освещения – в продольном и поперечном направлении по отношению к направлению электрического поля.
В однородном полупроводнике фототок равен: IФ=eGKФ, (8.31)
где G=gV – полная генерация; g – скорость фотогенерации носителей в единице объема, V – объем освещенного полупроводника, коэффициент усиления: KФ=τn/tn +τр/tр (8.32)
tn и tp – времени пролета электронов и дырок между контактами. При длине образца d и напряжении U: tn=d2/(μnU), tp=d2/(μpU), тогда KФ=(τnμn+τpμp)U/d2, и фототок: IФ=egV(τnμn+τpμp)U/d2. (8.33)
Физический смысл коэффициента усиления заключается в том, что созданная светом фотопроводимость в полупроводнике сохраняется до тех пор, пока избыточные носители не рекомбинируют в объеме или не уйдут из него через контакты во внешнюю цепь.
Качество фотоприемника оценивают его добротностью: Q=KФΔf, (8.34)
где Δf – полоса пропускания, определяемая временем релаксации фотопроводимости. Оптимизация параметров фотоприемников означает максимизацию их добротности.