Πώς ένα φωτόνιο γίνεται τέσσερις φορείς φόρτισης
1. Απορρόφηση του φωτονίου:Όταν ένα φωτόνιο με επαρκή ενέργεια αλληλεπιδρά με υλικό ημιαγωγού, μπορεί να απορροφηθεί από ένα άτομο στο πλέγμα ημιαγωγών. Αυτή η ενέργεια μεταφέρεται σε ένα ηλεκτρόνιο μέσα στο άτομο, προκαλώντας την ενθουσιασμένη της σε υψηλότερη κατάσταση ενέργειας.
2. Δημιουργία ζεύγους ηλεκτρονίων:Το διεγερμένο ηλεκτρόνιο αφήνει την αρχική του θέση, δημιουργώντας μια θετικά φορτισμένη τρύπα όπου βρισκόταν στο παρελθόν. Αυτό σχηματίζει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, τα οποία είναι οι αρχικοί φορείς φορτίου στο ημιαγωγό.
3. Μεταφορά ενέργειας:Το διεγερμένο ηλεκτρόνιο αλληλεπιδρά με άλλα άτομα στο ημιαγωγό, μεταφέροντας την υπερβολική ενέργεια μέσω συγκρούσεων. Καθώς συγκρούεται με άτομα, χάνει ενέργεια και τελικά πέφτει πίσω σε χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση.
4. Ionization Ionization:Κατά τη διάρκεια αυτών των συγκρούσεων, το διεγερμένο ηλεκτρόνιο μπορεί να μεταφέρει αρκετή ενέργεια σε άλλα ηλεκτρόνια στο πλέγμα ημιαγωγών, προκαλώντας τους να διεγερθούν και τελικά να απομακρυνθούν από τις αρχικές τους θέσεις. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως ιονισμός αντίκτυπου. Ως αποτέλεσμα, κάθε ένα από αυτά τα πρόσθετα διεγερμένα ηλεκτρόνια μπορεί να δημιουργήσει νέα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών, πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των φορέων φορτίου.
5. Επίδραση της χιονοστιβάδας:Αυτά τα νεοεμφανιζόμενα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών μπορούν να υποβληθούν περαιτέρω με ιονισμό επιπτώσεων, δημιουργώντας ακόμη περισσότερους φορείς φόρτισης. Αυτό το φαινόμενο διαδοχικής δημιουργίας δημιουργεί μια χιονοστιβάδα φορέων φορτίου, ενισχύοντας το αρχικό σήμα από το ενιαίο απορροφημένο φωτόνιο.
Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, ένα μόνο φωτόνιο μπορεί να παράγει πολλαπλά ζεύγη ηλεκτρόνων, δημιουργώντας έτσι τέσσερις φορτίες φορτίου - δύο ηλεκτρόνια και δύο τρύπες - στο υλικό ημιαγωγού. Αυτό το φαινόμενο είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε συσκευές ημιαγωγών όπως φωτοδιόδους και ηλιακά κύτταρα, όπου η απορρόφηση των φωτονίων οδηγεί στην παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος.
