Calcul de la fréquence seuil photovoltaïque

[invite75fb8b4d]

Bonjour à tous,

Je profite de mon premier message sur ce forum pour une petite question de physique de l'état solide :
Quelqu'un pourrait-il m'expliquer comment se calcule la fréquence de seuil photovoltaïque d'un matériau à l'échelle atomique, je n'ai rien trouvé dans mon Kittel . J'imagine que ce n'est pas juste une donnée expérimentale, des modèles doivent bien exister ... Des liens sont les bienvenus, après avoir googler un peu je n'ai rien trouvé de bien concluant !
J'espère avoir respecté les règles pour poster ...

Merci beaucoup

Simon
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Dans mon Kittel (très vieille édition) non plus. Mais le mot à clé à chercher est "work function".
Et je ne pense pas que le calcul soit simple. Il correspond à calculer le schéma de bandes du solide.
Il n'est surement pas faisable "à la main".
Au revoir.

[invite75fb8b4d]

Merci pour ta réponse,

Si j'ai bien compris, la fréquence seuil est liée au gap d'énergie. Par exemple,
en notant le gap d'énergie entre la bande de valence et celle de conduction, on aurait :
où est cette fréquence de seuil.
C'est bien ça ? Cela reporte donc l'essentiel du travail sur la mise en équation des bandes d'énergie en fonction de k.
Je vais regarder du coté des work function pour voir si c'est faisable. J'aimerai au moins le faire dans le cas particulier des matériaux utilisés pour les CCD (donc du bien vieux silicium si je ne m'abuse).

Merci beaucoup

[LPFR]

Bonjour.
Non. L'énergie pour sortir un électron est égale à la différence de niveau entre le niveau de Fermi et l'extérieur ("loin" de la surface). La connaissance du gap ne suffit pas.
De plus cette différence dépend de ce qui se passe en surface. Un couche monoatomique (ou moins) suffit à changer le travail de sortie. Par exemple pour l'émission thermoïonique un déposait une couche d'oxydes alcalins sur les cathodes ou même une couche d'oxyde de thorium (forme par la l'oxydation des atomes de thorium dissouts dans le filament de tungstène).

Dans le cas de semi-conducteurs, les premiers électrons disponibles ne se trouvent pas au niveau de Fermi (qui est dans le gap), mais dans la bande de conduction pour les semi-conducteurs N et dans celle de valence pour les P.

Mais un CCD ne fonctionne pas du tout par extraction d'électrons du solide. Je n'appelle pas ça seuil photovoltaïque.
Il fonctionne par la création de paires électron-trou en faisant monter des électrons de la bande de valence à la bande de conduction.
Dans ce cas, le seuil correspond bien à hf = q.gap.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite75fb8b4d]

Bonjour,

Je vois ! Apparemment j'étais complètement dans l'erreur
Donc en somme pour les CCD ce n'est pas l'effet photovoltaïque (extraction d'électron) mais l'effet photoélectrique (création de paires électrons-trous) ? Les paires sont créées à la réception des photons et les électrons "isolés" pour ensuite être convertis en tension. Les trous "voyagent-ils" de photosites en photosites avec les électrons ?
Ne peut-il pas alors y avoir recombinaison avec émission de photons (l'effet inverse donc) ?

Merci beaucoup pour ton aide LPFR.

[LPFR]

Re.
Regardez la description dans wikipedia. Il manque des dessins, mais c'est mieux que rien. Voici un autre site:
http://micro.magnet.fsu.edu/primer/d...cdanatomy.html
Sous chaque pixel un crée une zone d'inversion isolée par une zone de charge d'espace. Les charges crées par les photons restent dans cette zone assez longtemps. Et vous pouvez considérer les trous comme s'ils étaient des vrais charges positives (c'est pour ça qu'on les a inventés) de la même façon que les électrons sont des charges négatives.

La recombinaison ne joue pas, car les paires sont séparés par le champ dans la jonction.
Regardez le fonctionnement des photodiodes.
Des capteurs CCD utilisées en astronomie, sont capables de faire des poses de plusieurs heures.
A+