1. Absorption av foton:När en foton med tillräcklig energi interagerar med ett halvledarmaterial kan den absorberas av en atom i halvledargittret. Denna energi överförs till en elektron i atomen, vilket gör att den exciteras till ett högre energitillstånd.
2. Generering av elektron-hålspar:Den exciterade elektronen lämnar sin ursprungliga position och skapar ett positivt laddat hål där den tidigare befann sig. Detta bildar ett elektron-hål-par, som är de initiala laddningsbärarna i halvledaren.
3. Energiöverföring:Den exciterade elektronen interagerar vidare med andra atomer i halvledaren och överför sin överskottsenergi genom kollisioner. När den kolliderar med atomer förlorar den energi och faller så småningom tillbaka till ett lägre energitillstånd.
4. Impaktjonisering:Under dessa kollisioner kan den exciterade elektronen överföra tillräckligt med energi till andra elektroner i halvledargittret, vilket gör att de exciteras och så småningom förskjuts från sina ursprungliga positioner. Denna process är känd som slagjonisering. Som ett resultat kan var och en av dessa extra exciterade elektroner skapa nya elektron-hålpar, vilket multiplicerar antalet laddningsbärare.
5. Lavineffekt:Dessa nygenererade elektron-hålpar kan ytterligare genomgå stötjonisering, vilket genererar ännu fler laddningsbärare. Denna kaskadeffekt skapar en lavin av laddningsbärare, som förstärker den ursprungliga signalen från den enstaka absorberade fotonen.
Som ett resultat av denna process kan en enda foton generera flera elektron-hålpar, och därigenom skapa fyra laddningsbärare - två elektroner och två hål - i halvledarmaterialet. Detta fenomen är särskilt viktigt i halvledarenheter som fotodioder och solceller, där absorptionen av fotoner leder till produktion av elektrisk ström.
