Fotoconductie

Fotoconductie is een toename van de elektrische geleidbaarheid van een materiaal wanneer het wordt blootgesteld aan licht. Bij halfgeleiders en isolatoren kunnen fotonen met voldoende energie elektronen vanuit het valentieband naar de geleidingsband brengen, waardoor vrije dragers ontstaan en de geleidbaarheid toeneemt. De mate van verandering wordt beïnvloed door het lichtspectrum, de intensiteit, de temperatuur en de eigenschappen van de stof, en de geleidbaarheid neemt meestal af zodra het licht uitgaat.

Er zijn verschillende onderliggende mechanismen. Intrinsieke fotoconductie ontstaat door de generatie van elektronen en gaatjes die bijdragen aan de geleiding; extrinsieke fotoconductie kan plaatsvinden doordat bestaande dragers uit defecten of traps worden vrijgemaakt. In sommige materialen blijft de verhoogde geleidbaarheid lang bestaan na beëindiging van de belichting, een fenomeen dat persistent photoconductivity wordt genoemd en te maken heeft met metastabiele toestanden. Veel gebruikte materialen zijn selenium, cadmium sulfide (CdS), zinkoxide (ZnO), titaniedioxide (TiO2) en diverse amorfe halfgeleiders en organische polymeren. De respons hangt af van de golflengte van het licht, de lichtintensiteit, de lifetimes van de dragers en hun mobiliteit.

Historisch gezien werd fotoconductie in 1873 ontdekt door Willoughby Smith in selenium, wat leidde tot vroege toepassingen in fototelegrie en sensortechnologie. Tegenwoordig speelt fotoconductie een rol in fotodetectoren, lichtmeters, beeldsensoren en xerografische apparaten. Ze onderscheidt zich van het foto-elektrische (fotovoltaïsche) effect doordat de gemeten grootheid het wijzigen van geleidbaarheid onder belichting is, meestal onder een externe elektrische spanning.