Номер 1276, страница 288 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1276. Почему измерения электропроводности полупроводников обычно проводят при очень слабом освещении или в темноте?

Электропроводность полупроводников существенно зависит не только от температуры и наличия примесей, но и от освещенности. Это явление называется фотопроводимостью или внутренним фотоэффектом.

В полупроводниках существуют валентная зона, заполненная электронами, и зона проводимости, которые разделены запрещенной зоной. Для того чтобы вещество проводило ток, электроны должны перейти из валентной зоны в зону проводимости, став свободными носителями заряда. В темноте этот переход происходит в основном за счет тепловой энергии. Концентрация носителей заряда (электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне) определяет так называемую темновую проводимость.

При освещении полупроводника фотоны света, энергия которых $h\nu$ больше или равна ширине запрещенной зоны $E_g$ ($h\nu \ge E_g$), поглощаются веществом. Эта энергия передается электронам, которые переходят из валентной зоны в зону проводимости. Каждый поглощенный фотон создает дополнительную пару носителей заряда: электрон и дырку. В результате концентрация свободных носителей заряда резко возрастает, что приводит к значительному увеличению электропроводности.

Целью измерения электропроводности обычно является определение фундаментальных характеристик самого материала (его темновой проводимости) при определенной температуре. Влияние света является внешним фактором, который искажает этот параметр. Чтобы получить точные и воспроизводимые данные о свойствах полупроводника, необходимо исключить или свести к минимуму эффект фотопроводимости. Поэтому измерения проводят в темноте или при очень слабом, контролируемом освещении, чтобы число фотогенерированных носителей было пренебрежимо мало по сравнению с числом носителей, образовавшихся за счет тепловой энергии.

Ответ: Измерения электропроводности полупроводников проводят в темноте или при слабом освещении для того, чтобы исключить влияние света на результаты. Свет вызывает внутренний фотоэффект (фотопроводимость), создавая дополнительные носители заряда и тем самым значительно увеличивая проводимость. Для измерения собственной (темновой) проводимости, которая является характеристикой материала, необходимо устранить этот внешний мешающий фактор.