1.7.5.1. Nguyên lý hoạt động của PMT truyền thống tiếp xúc p-n
Các loại PMT dựa trên mối nối p-n hoạt động chung theo 1 nguyên lý:
Lớp tiếp giáp giữa hai loại bán dẫn p và n gọi là lớp chuyển tiếp p-n. Ở chỗ tiếp xúc này ít điện tử khuếch tán từ n sang p và lấp vào lỗ trống ở đó tạo ra vùng nghèo điện tích và hiệu thế tiếp xúc (điện trƣờng nội). Hiệu thế này không tạo ra dòng điện đƣợc. Khi chiếu sáng, photon kích thích làm cho điện tử đang liên kết với nguyên tử bật ra, để lại lỗ trống (gọi là photon đến tạo cặp điện tử- lổ trống). Nếu điện tử- lổ trống sinh ra ở chỗ tiếp xúc p-n thì hiệu thế tiếp xúc đẩy điện tử về n và đẩy lỗ trống về p. Nhƣng cơ bản là điện từ nhảy từ vùng hóa trị lên vùng dẫn, có thể chuyển động tự do. Nối ra mạch ngoải ta thu đƣợc dòng điện.
Hình 1.15. Sự tạo thành dòng điện trong mạch ngoài khi có chiếu sáng đối với PMT tiếp xúc p-n
1.7.5.2. Nguyên lý hoạt động của PMT hữu cơ loại donor- acceptor
Hình 1.16. Quá trình phân ly exciton đối với PMT loại donor-acceptor
Khi chiếu sáng, chất donor hấp thụ ánh sáng mặt trời. Điện tử Pi tự do chuyễn lên trạng thái kích thích tạo thành exciton Pi*. Những exciton này chuyễn động tự do khếch tán đến biên của chất acceptor. Cặp điện tử-lỗ trống phân ly. Điện tử chuyễn động về hƣớng có ái lực điện tử mạnh(phần chất acceptor), còn lổ trống chuyễn dộng về hƣớng ngƣợc lại(phần chất donor). Quá trình điện tử và lổ trống chuyển động về 2 cực tạo thành dòng điện.
Nguyên tắc hoạt động chung của PMT có thể khác nhau tùy loại và ứng dụng, tuy nhiên phải đảm bảo thực hiện hai giai đoạn chính:
Hấp thụ photon ánh sáng kích thích và chuyễn thành cặp điện tử - lổ trống chƣa tái hợp (hay exciton).
Phân tách cặp điện tử - lổ trống và chuyễn các điện tích này về các diện cực tƣơng ứng và dẫn ra mạch ngoài.