光敏器件所探测的光,包括可见光、紫外线和红外光,在整个电磁辐射的频谱中只占很小一部分。光具有波粒二象性,光的粒子性可用光子的概念描述。
沿r方向传播的频率为υ的单色光,可视为一束光子流,其中每个光子具有的能量ε和功率P分别为如图
量子力学指出,光的发射和吸收是与量子态度的跃迁过程相联系的,在此过程中,光表现出其粒子性。在发射时,光源系统由高能态E2向低能态E1跃迁,同时按能量守恒定律发射光子:hυ=E2-E1
在吸收时,介质吸收光子hυ后就从低能态E1跃迁到功能态E2。按能量守恒定律,截止系统跃迁前后的能量差应为:E2-E1=hυ
光在半导体中传播时的衰减,是半导体内电子吸收光子后从低能态向高能态跃迁的结果。在其诸多吸收过程中,本征吸收是光敏器件的工作基础。
本征吸收又称基本吸收,其相应的跃迁过程是:价带电子吸收了能量大于或等于禁带宽度的光子后,跃至导带,产生自由电子,并在价带留下自由空穴。因此,在本征吸收时,每吸收一个光子,就产生一个电子-空穴对。由于在本征吸收过程中被吸收的光子要满足的条件是hυ=Eg
且导带是由一系列能量间隔很小的能级组成的,所以本征吸收谱是连续谱