首页 >  知识中心 >  新闻详情

内光电效应 什么是内光电效应和外光电效应?

来源:朵拉利品网  |  2021-03-30 02:17:24

1, 什么是内光电效应和外光电效应?



内光电效应和外光电效应的定义如下:
一、内光电效应:
内光电效应是光电效应的一种,主要由于光量子作用,引发物质电化学性质变化(比如电阻率改变,这是与外光电效应的区别,外光电效应则是逸出电子)。内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
一般情况下,价带中的电子不会自发地跃迁到导带,所以半导体材料的导电性远不如导体。但如果通过某种方式给价带中的电子提供能量,就可以将其激发到导带中,形成载流子,增加导电性。光照就是一种激励方式。当入射光的能量hν≥Eg (Eg为带隙间隔)时,价带中的电子就会吸收光子的能量,跃迁到导带,而在价带中留下一个空穴,形成一对可以导电的电子——空穴对。这里的电子并未逸出形成光电子,但显然存在着由于光照而产生的电效应。因此,这种光电效应就是一种内光电效应。从理论和实验结果分析,要使价带中的电子跃迁到导带,也存在一个入射光的极限能量,即E入=hν0=Eg,其中ν0是低频限(即极限频率ν0=Egh)。这个关系也可以用长波限表示,即λ0=hcEg。入射光的频率大于ν0或波长小于λ0时,才会发生电子的带间跃迁。
二、外光电效应:
外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。
当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子,发射出来的电子叫做光电子。光的波长需小于某一临界值(相等于光的频率高于某一临界值)时方能发射电子,其临界值即极限频率和极限波长。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,电子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论及波粒二象性起了根本性的作用。

3, 什么是内光电效应?什么是外光电效应



1.外光电效应
指在光的照射下,材料中的电子逸出表面的现象。 光电管 及 光电倍增管 均属这一类。它们的光电发射极,即光明极就是用具有这种特性的 材料制造 的。
2.内光电效应
指在光的照射下,材料的电阻率发生改变的现象。光敏电阻即属此类。
光电效应
光照射到某些物质上 , 引起物质的电性质发生变化 , 这类光致电变的现象统称为光电 效应。 光电效应一般分为外光电效应和内光电效应。 内光电效应是被光激发所产生的载流子 (自由电子或空穴)仍在物质内部运动,使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。 外光电效应是被光激发产生的电子逸出物质表面,形成真空中的电子的现象。
一、 外光电效应在光线的作用下, 物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外 光电效应。 向外发射的电子叫做光电子。 基于外光电效应的光电器件有光电管、 光电倍增管 等。
光子是具有能量的粒子,每个光子的能量:E=hvh— 普朗克常数, 6.626*10-34J·s ; ν— 光的频率(s -1)根据爱因斯坦假设,一个电子只能接受一个光子的能量,所以要使一个电 子从物体表面逸出, 必须使光子的能量大于该物体的表面逸出功, 超过部分的能量表现为逸 出电子的动能。 外光电效应多发生于金属和金属氧化物, 从光开始照射至金属释放电子所需 时间不超过 10-9s 。
根据能量守恒定理
E=hv-W
该方程称为爱因斯坦光电效应方程。
二、 内光电效应当光照在物体上, 使物体的电导率发生变化, 或产生光生电动势的 现象。分为光电导效应和光生伏特效应(光伏效应) 。
1 光电导效应在光线作用下, 电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态, 而引 起材料电导率的变化。 当光照射到光电导体上时, 若这个光电导体为本征半导体材料, 且光 辐射能量又足够强,光电材料价带上的电子将被激发到导带上去,使光导体的电导率变大。 基于这种效应的光电器件有光敏电阻。
2 光生伏特效应在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。 基于该效应的 器件有光电池和光敏二极管、三极管。
① 垒效应(结光电效应)光照射 PN 结时,若 hf ≧ Eg ,使价带中的电子跃迁到导 带,而产生电子空穴对,在阻挡层内电场的作用下,电子偏向 N 区外侧,空穴 偏向 P 区外侧,使 P 区带正电, N 区带负电,形成光生电动势。
② 侧向光电效应(丹培效应)当半导体光电器件受光照不均匀时,光照部分产生 电子空穴对,载流子浓度比未受光照部分的大,出现了载流子浓度梯度,引起 载流子扩散,如果电子比空穴扩散得快,导致光照部分带正电,未照部分带负 电,从而产生电动势,即为侧向光电效应。
③ 光电磁效应半导体受强光照射并在光照垂直方向外加磁场时, 垂直于光和磁场 的半导体两端面之间产生电势的现象称为光电磁效应, 可视之为光扩散电流的 霍尔效应。④贝克勒耳效应是指液体中的光生伏特效应。当光照射浸在电解液 中的两个同样电极中的一个电极时, 在两个电极间产生电势的现象称为贝克勒 耳效应。感光电池的工作原理基于此效应。

名词解释


光电

光电(photoelectricity)是指由光的作用产生的电。 光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化,这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。

空穴

空穴又称电洞(Electron hole),在固体物理学中指共价键上流失一个电子,最后在共价键上留下空位的现象。一个呈电中性的原子,其正电的质子和负电的电子的数量是相等的。现在由于少了一个负电的电子,所以那里就会呈现出一个正电性的空位——空穴。当有外面一个电子进来掉进了空穴,就会发出电磁波——光子。

相关推荐


光电传感器有哪些 光电传感器有有几种分类?
机械传感器的工作原理 传感器原理
光电传感器的应用四种基本形式 光电传感器主要 形式
热感感应器 感应器、靠什么感应得、它所含金属是什么??!
光伏发电汽车 在汽车上安装光伏发电有吗?
光电传感器四种类型 光电传感器有有几种分类?
光电传感器的典型器件有哪些 光电传感器有什么类型
红外窗口玻璃 红外透射玻璃是什么
温控加热器工作原理 加热器的工作原理是什么?
 
相关新闻
长期喝柠檬水的坏处 每天喝柠檬水有什么好处和坏处? 08-19
相关产品

大家都在看