Πώς ένα φωτόνιο γίνεται τέσσερις φορείς φόρτισης
1. απορρόφηση φωτονίων: Όταν ένα φωτόνιο με επαρκή ενέργεια χτυπά ένα υλικό ημιαγωγού, μπορεί να απορροφηθεί από ένα άτομο στο υλικό.
2. Το απορροφημένο φωτόνιο μεταφέρει την ενέργειά του σε ένα ηλεκτρόνιο μέσα στο άτομο, προκαλώντας την ενθουσιασμό του ηλεκτρονίου σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Αυτό αφήνει πίσω μια θετικά φορτισμένη "τρύπα" στη θέση του αρχικού ηλεκτρονίου. Το διεγερμένο ηλεκτρόνιο και η τρύπα αποτελούν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων.
3. Το ζεύγος ηλεκτρονίων-οπών βιώνει διεργασίες μετατόπισης και διάχυσης. Το ηλεκτρικό πεδίο που υπάρχει στο υλικό ημιαγωγού (λόγω της εφαρμοσμένης προκατάληψης ή του ενσωματωμένου δυναμικού) προκαλεί τα ηλεκτρόνια και τις οπές να μετακινούνται προς τα αντίστοιχα ηλεκτρόδια τους (περιοχές τύπου Ν και ρ).
4. Καθώς το ηλεκτρόνιο και η οπή κινούνται μέσα από το υλικό ημιαγωγών, μπορούν να κερδίσουν αρκετή κινητική ενέργεια για να χτυπήσουν επιπλέον ηλεκτρόνια χαλαρά από τα άτομα που συγκρούονται. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως ιονισμός πρόσκρουσης, οδηγεί στη δημιουργία νέων ζευγών ηλεκτρονίων-οπών.
5. Επίδραση χιονοστιβάδας: Τα πρόσφατα δημιουργημένα ηλεκτρόνια και οπές μπορούν να υποβληθούν σε περαιτέρω συμβάντα ιονισμού, οδηγώντας σε αποτέλεσμα χιονοστιβάδας. Κάθε ηλεκτρόνιο ή οπή μπορεί ενδεχομένως να δημιουργήσει πολλαπλά πρόσθετα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών μέσω ιονισμού κρούσης.
Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, ένα μόνο φωτόνιο μπορεί να προκαλέσει έναν καταρράκτη συμβάντων ιονισμού, δημιουργώντας τελικά πολλαπλούς φορείς φόρτισης. Ο συνολικός αριθμός των παραγόμενων φορέων φορτίου μπορεί να είναι σημαντικά μεγαλύτερος από το αρχικό ενιαίο φωτόνιο, με αποτέλεσμα την ενίσχυση του σήματος.
Οι φωτομολογαλλιπείς και οι φωτοδίοδοι χιονοστιβάδας είναι ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούν αυτό το φαινόμενο για την ανίχνευση και ενίσχυση σημάτων χαμηλού φωτισμού, επιτρέποντάς τους να μετρηθούν και να επεξεργαστούν αποτελεσματικά.
