什么是內(nèi)光電效應(yīng)半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)
什么是內(nèi)光電效應(yīng)半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)
內(nèi)光電效應(yīng)是光電效應(yīng)的一種，主要由于光量子作用，引發(fā)物質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)變化，那么你對內(nèi)光電效應(yīng)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是內(nèi)光電效應(yīng)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
內(nèi)光電效應(yīng)的簡介
光電導(dǎo)效應(yīng)：當(dāng)入射光子射入到半導(dǎo)體表面時(shí)，半導(dǎo)體吸收入射光子產(chǎn)生電子空穴對，使其自生電導(dǎo)增大。
光生伏特效應(yīng)：當(dāng)一定波長的光照射非均勻半導(dǎo)體(如PN結(jié))，在自建場的作用下，半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生光電壓。
光照射到半導(dǎo)體或絕緣體的表面時(shí)，使物體內(nèi)部的受束縛電子受到激發(fā)，從而使物體的導(dǎo)電性能改變。這就稱為內(nèi)光電效應(yīng)。顯然照射的輻射通量愈大，則被激發(fā)的電子數(shù)愈多，該物體的電阻值就變的愈小。
光導(dǎo)管(又稱光敏電阻)就是利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的半導(dǎo)體器件。像硫化鎘、硫化鉛、硫化銦、硒化鎘、硒化鉛的那個(gè)均是半導(dǎo)體光導(dǎo)管。光導(dǎo)管的優(yōu)點(diǎn)是體積小、牢固耐用。它主要用于光譜儀器的光接收器、光電控制、激光接收和遠(yuǎn)距離探測等方面。
半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)
半導(dǎo)體材料的價(jià)帶與導(dǎo)帶間有一個(gè)帶隙,其能量間隔為Eg。一般情況下,價(jià)帶中的電子不會(huì)自發(fā)地躍遷到導(dǎo)帶,所以半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不如導(dǎo)體。但如果通過某種方式給價(jià)帶中的電子提供能量,就可以將其激發(fā)到導(dǎo)帶中,形成載流子,增加導(dǎo)電性。光照就是一種激勵(lì)方式。當(dāng)入射光的能量hν≥Eg (Eg為帶隙間隔)時(shí),價(jià)帶中的電子就會(huì)吸收光子的能量,躍遷到導(dǎo)帶,而在價(jià)帶中留下一個(gè)空穴,形成一對可以導(dǎo)電的電子——空穴對。這里的電子并未逸出形成光電子,但顯然存在著由于光照而產(chǎn)生的電效應(yīng)。因此,這種光電效應(yīng)就是一種內(nèi)光電效應(yīng)。從理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,要使價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶,也存在一個(gè)入射光的極限能量,即E入=hν0=Eg,其中ν0是低頻限(即極限頻率ν0=Egh)。這個(gè)關(guān)系也可以用長波限表示,即λ0=hcEg。入射光的頻率大于ν0或波長小于λ0時(shí),才會(huì)發(fā)生電子的帶間躍遷。
PN結(jié)光伏效應(yīng)的應(yīng)用
太陽能電池
PN結(jié)光伏效應(yīng)的一個(gè)重要的應(yīng)用，是利用光照射時(shí)，PN結(jié)產(chǎn)生的光生電壓制造把太陽光能轉(zhuǎn)化成電能的器件——太陽電池。制造太陽電池的材料主要有硅(Si)、硫化鎘(CdS)和砷化鎵(GaAs)等?，F(xiàn)在仍有很多新型高效材料正在研究實(shí)驗(yàn)中。目前，太陽電池的應(yīng)用已十分廣泛。它已成為宇宙飛船、人造衛(wèi)星、空間站的重要長期電源。在其它方面的應(yīng)用也十分普遍。關(guān)于目前國內(nèi)外太陽電池電源設(shè)備應(yīng)用的情形簡介如下：
宇宙開發(fā)——觀測用人造衛(wèi)星、宇宙飛船、通訊用人造衛(wèi)星…
航空運(yùn)輸——飛機(jī)、機(jī)場燈標(biāo)、航空障礙燈、地對空無線電通訊…
氣象觀測——無人氣象站、積雪測量計(jì)、水位觀測計(jì)、地震遙測儀…
航線識別——航標(biāo)燈、浮子障礙燈、燈塔、潮流計(jì)…
通訊設(shè)備——無線電通訊機(jī)、步談機(jī)、電視廣播中繼站…
農(nóng)畜牧業(yè)——電圍欄、水泵、溫室、黑光燈、噴霧器、割膠燈…
公路鐵路——無人信號燈、公路導(dǎo)向板、障礙閃光燈、備急電話…
日常生活——照相機(jī)、手表、野營車、游艇、手提式電視機(jī)、閃光燈
光電探測器
光電探測器也是對半導(dǎo)體光電效應(yīng)的重要應(yīng)用。光電探測器是指對各種光輻射進(jìn)行接收和探測的器件。其中光敏管(包括各種光敏二極管、光敏三極管和一些光敏晶體管)是此類光電器件的重要組成部分。它與我們高中教材傳感器實(shí)驗(yàn)中研究的光敏電阻都是實(shí)行光電信號轉(zhuǎn)化的裝置。光電探測器在科技、生活、生產(chǎn)和國防建設(shè)中都有著重要的應(yīng)用。例如數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、天文顯微鏡、GPS全球定位系統(tǒng)、氣象衛(wèi)星拍攝的氣象云圖、巡航導(dǎo)彈目標(biāo)定位等等。這些應(yīng)用中最基本的是有一個(gè)非常靈敏的光電探測器。圖8所示是一些實(shí)際應(yīng)用中的光電探測器件的圖片。
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