目录
- 1,什么是内光电效应和外光电效应
- 2,内外光电效应的区别是什么?
- 3,光电效应可分为哪三种类型?
- 4,光电效应可分为哪三种类型,能否说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传感器?
- 5,简述什么是光电导效应?光生伏特效应?外光电效应
- 6,光电导效应的性质
1,什么是内光电效应和外光电效应
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。 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。 内光电效应 半导体材料的价带与导带间有一个带隙,其能量间隔为Eg。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。 光导管(又称光敏电阻)就是利用内光电效应制成的半导体器件。像硫化镉、硫化铅、硫化铟、硒化镉、硒化铅的那个均是半导体光导管。 以上内容参考:百度百科-内光电效应
2,内外光电效应的区别是什么?
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。
3,光电效应可分为哪三种类型?
光电效应只能分为两类,光电效应分为:外光电效应和内光电效应。 1、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。 2、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。 (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。 (2)光生伏特效应 “光生伏特效应”,简称“光伏效应”。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程;其次,是形成电压过程。有了电压,就像筑高了大坝,如果两者之间连通,就会形成电流的回路。 扩展资料: 光电效应现象是赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时偶然发现的,而这一现象却成了突破麦克斯韦电磁理论的一个重要证据。 爱因斯坦在研究光电效应时给出的光量子解释不仅推广了普朗克的量子理论,证明波粒二象性不只是能量才具有,光辐射本身也是量子化的,同时为唯物辩证法的对立统一规律提供了自然科学证据,具有不可估量的哲学意义。这一理论还为波尔的原子理论和德布罗意物质波理论奠定了基础。 密立根的定量实验研究不仅从实验角度为光量子理论进行了证明,同时也为波尔原子理论提供了证据。 1921年,爱因斯坦因建立光量子理论并成功解释了光电效应而获得诺贝尔物理学奖。 1922年,玻尔原子理论也因密立根证实了光量子理论而获得了实验支持,从而获得了诺贝尔物理学奖。 1923年,密立根“因测量基本电荷和研究光电效应”获诺贝尔物理学奖。 参考资料来源:百度百科-光电效应
4,光电效应可分为哪三种类型,能否说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传感器?
电效应可分为: 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。 3、光生伏特效应:利用光势垒效应,光势垒效应指在光的照射下,物体内部产生一定方向的电动势。光电池是基于光生伏特效应制成的,是自发电式有源器件。 扩展资料 在光的照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流,从能量转化的角度来看,这是个光生电, 光能转化为电能的过程。 光电效应最早由德国物理学家赫兹于1887年发现,但这一现象在当时很长一段时间内不能被解释清楚。光电效应正确的解释由爱因斯坦提出。科学家们对光电效应的深入研究对发展量子理论起了根本性的作用。 每一种金属在产生光电效应时都存在一极限频率(或称截止频率) ,即照射光的频率不能低于某一临界值。 相应的波长被称做极限波长(或称红限波长)。当射光的频率低于极限频率时,无论多强的光都无法使电子逸出。 参考资料来源: 百度百科——光电效应
5,简述什么是光电导效应?光生伏特效应?外光电效应
光电导效应,又称为光电效应、光敏效应,光照射到某些物体上后,引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称。当光照射到半导体材料时,材料吸收光子的能量,使非传导态电子变为传导态电子,引起载流子浓度增大,因而导致材料电导率增大。 光生伏特效应简称为光伏效应,指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。 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。
6,光电导效应的性质
某些半导体材料受到光照射时,其电导率发生变化的现象。光照射到半导体上,价带上的电子接受能量,使电子脱离共价键。当光提供的能量达到禁带宽度的能量值时,价带的电子跃迁到导带,在晶体中就会产生一个自由电子和一个空穴,这两种载流子都参与导电。由光产生的附加电导称为光电导,也称本征光电导。光能还可将杂质能级激发产生附加电导,称为杂质光电导。利用光敏效应可制成光敏电阻,不同波长的光子具有不同的能量,因此,一定的材料只对应于一定的光谱才具有这种效应。对紫外光较灵敏的光敏电阻称紫外光敏电阻,如硫化镉和硒化镉光敏电阻,用于探测紫外线。对可见光灵敏的光敏电阻称可见光光敏电阻,如硒化铊、硫化铊,硫化铋及锗、硅光敏电阻,用于各种自动控制系统,如光电自动开关门窗,光电计算器,光电控制照明,自动安全保护等。对红外线敏感的光敏电阻称红外光敏电阻,如硫化铅,碲化铅、硒化铅等,用于夜间或淡雾中探测能够辐射红外线目标,红外通信,导弹制导等。