情報センシング第13回講義

8問 • 2年前

コー

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光電変換について簡潔に説明せよ。

光電変換とは、入射した光のエネルギーで、物質や物質を構成する原子に束縛されている電荷を解き放つことである。

─(①)───光電子増倍管光電変換─｜｜ ─(③)─光導電センサ ─(②)─｜ ─(④)─フォトダイオードフォトトランジスタ

外部光電効果, 内部光電効果, 光導電効果, 光起電力効果

外部光電効果について簡潔に説明せよ。

外部光電効果とは、金属や半導体の表面に光を照射すると、光のエネルギーによって金属内や半導体内の電子が真空空間に飛び出す効果である。

内部光電効果について簡潔に説明せよ。

内部光電効果とは、半導体などの物質に光を照射すると、光のエネルギーによって物質内にキャリアが生成される効果である。

光導電効果について簡潔に説明せよ。

光導電効果とは、真性半導体にバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を、または不純物半導体に不純物準位で定まる電子の電離エネルギー以上のエネルギーを持つ光を照射すると、半導体内にキャリアが生成され、見かけ上導電性が増す効果である。

光起電力効果について簡潔に説明せよ。

光起電力効果とは、半導体のpn接合や半導体と金属のショットキー接合など、整流作用を持つ半導体の界面にバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を照射したときに電位差を生じる効果である。

光導電効果とは、真性半導体に(①)以上のエネルギーを持つ光を、または不純物半導体に(②)で定まる電子の(③)エネルギー以上のエネルギーを持つ光を照射すると、半導体が光を(④)して、(⑤)を生成し、見かけ上(⑥)が減少する効果である。光導電効果を発現する半導体にはさまざまな種類があるが、代表的な半導体には(⑦)、(⑧)、(⑨)などの真性半導体がある。これら真性半導体では、(①)以上のエネルギーを持つ光、すなわち(⑩)波長より短い波長の光が入射すると、半導体に光が(④)され、光導電効果を生じる。 (⑪)光から(⑫)光の検出には(⑦)や(⑧)が主に用いられ、カメラの(⑬)装置のセンサや、街路灯の自動点灯のセンサ等に広く用いられている。また、(⑭)光の検出には(⑨)が用いられている。ただ、光導電効果を示す半導体には(⑮)が遅いという欠点があるため、通常はゆるやかな(⑯)の検出に使用される。光導電センサとは、光導電効果を生じる半導体の両端に(⑰)を設け、電圧を印加した受光素子である。例えば、CdSを用いた光導電センサでは、光がない状態では半導体の抵抗は(⑱)オーダであるが、光が当たると、見かけ上(⑲)kΩまで抵抗が下がる。

バンドギャップ, 不純物準位, 電離, 吸収, キャリア, 電気抵抗, 硫化カドニウム, セレン化カドニウム, 硫化鉛, 光吸収端, 近紫外, 可視, 自動露出, 近赤外, 応答速度, 光量変化, 電極, MΩ, 数十

光起電力効果とは、半導体の(①)接合や半導体と金属の(②)接合など、(③)作用を持つ半導体の(④)に(⑤)以上のエネルギーを持つ光を照射したときに(⑥)を生じる効果である。半導体の(①)接合を例にとると、n型半導体とp型半導体を接合すると、(④)付近にキャリアのいない領域、すなわち(⑦)ができる。また、(⑦)には(⑧)と(⑨)が残され、キャリアの拡散を妨げる向きに(⑩)が形成される。 (⑦)に(⑤)以上のエネルギーを持つ光が入射すると、(⑪)の電子が光を吸収して、(⑫)に励起され、(⑬)になる。また、(⑪)には(⑭)ができる。このとき、生成される(⑬)と(⑭)の数は入射する(⑮)に比例する。 (⑦)の(⑩)によって、(⑬)は(⑯)領域に、また(⑭)は(⑰)領域にドリフトし、そこに溜まる。 (⑬)が溜まった(⑯)領域では電位が(⑱)、(⑭)の溜まった(⑰)領域では電位が(⑲)、両端に(⑥)、すなわち光起電力を生じる。

pn, ショットキー, 整流, 界面, バンドギャップ, 電位差, 空乏層, 正イオン, 負イオン, 内部電界, 価電子帯, 伝導帯, 自由電子, 正孔, 光量, n, p, 下がり, 上がり

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