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内光电效应的两种类型及特征

来源:网络 作者:佚名 时间:03-27 手机版

内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类:

光电导效应:在光线作用,电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态,而引起材料电导率的变化,这种现象被称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻。光生伏特效应:在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。 基于该效应的光电器件有光电池和光敏二极管、三极。

什么是内光电效应和外光电效应?

光电效应: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。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: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。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。

以上内容参考:百度百科-内光电效应

什么叫做内光电效应 什么是做内光电效应

1、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。

2、光电导效应:当入射光子射入到半导体表面时,半导体吸收入射光子产生电子空穴对,使其自生电导增大。

3、光生伏特效应:当一定波长的光照射非均匀半导体(如PN结),在自建场的作用下,半导体内部产生光电压。

4、光照射到半导体或绝缘体的表面时,使物体内部的受束缚电子受到激发,从而使物体的导电性能改变。这就称为内光电效应。显然照射的辐射通量愈大,则被激发的电子数愈多,该物体的电阻值就变的愈小。

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。

什么叫做内光电效应

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。

光电导效应:当入射光子射入到半导体表面时,半导体吸收入射光子产生电子空穴对,使其自生电导增大。

光电效应,是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流,即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现,而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程中,物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解,这对“波粒二象性”概念的提出有重大影响。

内外光电效应分别有哪些?各是什么含义?

 1.外光电效应
光照在照在光电材料上,材料表面的电子吸收的能量,若电子吸收的能量足够大,电子会克服束缚逸出表面,从而改变光电子材料的导电性,这种现象成为外光电效应。
根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v为光波频率,h为普朗克常数),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正离子的束缚,另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律:
由上可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是hv>w。由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大,都不会产生光电子发射,此频率
限称为“红限”。
2.内光电效应
当光照射到半导体表面时,由于半导体中的电子吸收了光子的能量,使电子从半导体表面逸出至周围空间的现象叫外光电效应。利用这种现象可以制成阴极射线管、光电倍增管和摄像管的光阴极等。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。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Eλ=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。当入射光能量较小,不能使电子由价带跃迁到导带时,有可能使电子吸收光能后,在一个能带内的亚能级结构间(即图1中每个能带的细线间)跃迁。

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

光电效应的分类

光电效应分为: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。 在光的作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象叫做外光电效应。
外光电效应的一些实验规律
a.仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时,物体才能发出光电子,这个频率叫做极限频率(或叫做截止频率),相应的波长λ0叫做极限波长。不同物质的极限频率和相应的极限波长λ0 是不同的。
一些金属的极限波长(单位:埃): 铯 钠 锌 银 铂 6520 5400 3720 2600 1960 b.光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说,光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。
c.在光的频率不变的情况下,入射光越强,相同的时间内阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数目越多
d.从实验知道,产生光电流的过程非常快,一般不超过10的-9次方秒;停止用光照射,光电流也就立即停止。这表明,光电效应是瞬时的。
e.爱因斯坦方程:hν=(1/2)mv^2+I+W
式中(1/2)mv^2是脱出物体的光电子的初动能。金属内部有大量的自由电子,这是金属的特征,因而对于金属来说,I项可以略去,爱因斯坦方程成为 hυ=(1/2)mv^2+W 假如hυ<W,电子就不能脱出金属的表面。对于一定的金属,产生光电效应的最小光频率(极限频率) u0。由 hυ0=W确定。相应的极限波长为λ0=C/υ0=hc/W。 发光强度增加使照射到物体上的光子的数量增加,因而发射的光电子数和照射光的强度成正比。算式在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式: 光子能量= 移出一个电子所需的能量+ 被发射的电子的动能代数形式: hf=φ+Em φ=hf0 Em=(1/2)mv^2 其中 h是普朗克常数,h = 6.63 ×10^-34 J·s, f是入射光子的频率,φ是功函数,从原子键结中移出一个电子所需的最小能量, f0是光电效应发生的阀值频率,Em是被射出的电子的最大动能, m是被发射电子的静止质量, v是被发射电子的速度
注:如果光子的能量(hf)不大于功函数(φ),就不会有电子射出。功函数有时又以W标记。这个算式与观察不符时(即没有射出电子或电子动能小于预期)。爱因斯坦因成功解释了光电效应而获得1921年诺贝尔物理学奖。
基于外光电效应的电子元件有光电管、光电倍增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲,然后送到电子线路去,记录下来。 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
“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。
光伏发电,其基本原理就是“光伏效应”。太阳能专家的任务就是要完成制造电压的工作。因为要制造电压,所以完成光电转化的太阳能电池是阳光发电的关键。
简单来说就是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势垒效应(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。
⑤紫外线光电效应
当紫外线照射到某些金属的表面时,金属内部的自由电子逸出金属表面,这种紫外线的光致电子发射构成了紫外线光电效应的内容之一。早在1887年德国物理学家 (1857~1894)在研究紫外线辐射时,首先发现光电发射现象。在1888年光电发射有被俄国物理学家斯托列托夫(1839~1896)用实验证明了这一现象。
3 光子牵引效应
当光子与半导体中的自由载流子作用时,光子把动量传递给自由载流子,自由载流子将顺着光线的传播方向做相对于晶格的运动。结果,在开路的情况下,半导体样品将产生电场,它阻止载流子的运动。这个现象被称为光子牵引效应。

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

光电效应是指因光照引起物体电学特性

光电效应是指在高于某特定频率的电磁波照射下,某些物质内部的电子吸收能量后逸出而形成电流,即光生电。它由赫兹于1887年发现,而正确的解释由爱因斯坦所提出。 其分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应。前一种现象发生在物体表面,称外光电效应;后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。
光照射到金属上,引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应,又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应(photoelectric emission)。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。
按照粒子说,光是由一份一份不连续的光子组成,当某一光子照射到对光灵敏的物质(如硒)上时,它的能量可以被该物质中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后,动能立刻增加;如果动能增大到足以克服原子核对它的引力,就能在十亿分之一秒时间内飞逸出金属表面,成为光电子,形成光电流。单位时间内,入射光子的数量愈大,飞逸出的光电子就愈多,光电流也就愈强,这种由光能变成电能自动放电的现象,就叫光电效应。[2]
赫兹于1887年发现光电效应,爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应(金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子)。光频率大于某一临界值时方能发射电子,即截止频率,对应的光的频率叫做极限频率。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与光强度无关,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到足够的能量,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。

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?

光电效应可分为:
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.

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