Theory of the Photovoltaic Effect in Semiconductors

The detailed theory of “surface photovoltage” is developed for the case of small signals in Si and Ge. In addition to the usual factors considered (such as the spreading of space charge during illumination etc.) other important effects such as the trapping of photocarriers on the surface and the photoconductivity in the space charge region are taken into consideration. Δn involves the surface trapping parameters in addition to the electron—hole pair generation rate. A convenient set of approximate equations are chosen, from the usual relations, to describe the dependence of the photo e.m.f. on temperature, surface potential, and the parameters of the local centres. It is shown that under appropriate simplifying assumptions the expressions obtained reduce to those formerly described. Eine ausfuhrliche Theorie der „Oberflachenphotospannung” wird fur kleine Signale in Si und Ge entwickelt. Zusatzlich zu den ublicherweise berucksichtigten (wie die Ausbreitung der Raumladung wahrend der Belichtung) werden auch andere wichtige Einflusse, wie das Anhaften der Photoleitungstrager an der Oberflache und die Photoleitfahigkeit im Raumladungsgebiet, in Betracht gezogen. Δn schliest zusatzlich zu der Elektron-Lochpaar-Erzeugungsrate noch die Oberflachenanhaftparameter ein. Aus den gebrauchlichen Beziehungen wird ein geeignetes System von Naherungsgleichungen gewahlt, um die Abhangigkeit der Photo-EMK von der Temperatur, dem Oberflachenpotential und den Parametern der lokalen Zentren zu beschreiben. Es wird gezeigt, das unter passenden, vereinfachenden Annahmen die erhaltenen Ausdrucke sich auf fruher beschriebene reduzieren.