Hiện tượng quang điện trong

1. Hiện tượng quang điện trong

a, Hiện tượng quang điện trong

• Là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp, gọi là hiện tượng quang điện trong.
• Điều kiện: ánh sáng kích thích phải có bước sóng \(\lambda\) nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng \(\lambda_0\)(gọi là giới hạn quang điện của bán dẫn).

b, Hiện tượng quang dẫn

• Hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào gọi là hiện tượng quang dẫn.
• Hiện tượng quang dẫn được giải thích dựa trên hiện tượng quang điện trong. Khi bán dẫn được chiếu sáng bằng chùm sáng có bước sóng thích hợp thì trong bán dẫn có thêm electron dẫn và lỗ trống được tạo thành. Do đó, mật độ hạt tải điện tăng, tức là điện trở suất của nó giảm. Cường độ ánh sáng chiếu vào bán dẫn càng mạnh thì điện trở suất của nó càng nhỏ.

2. Quang điện trở

• Được chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện trong. Đó là một tấm bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi khi cường độ chùm sáng kích thích chiếu vào nó thay đổi.
• Ứng dụng: lắp vào các mạch khuếch đại trong các thiết bị điều khiển bằng ánh sáng, trong các máy đo ánh sáng.

3. Pin quang điện

• Pin quang điện là nguồn điện, trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. 
• Hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong của một số chất như đồng ôxit, seelen, silic...
• Cấu tạo: Tấm bán dẫn \(n\) , bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại \(p\). Mặt trên cùng là lớp kim loại mỏng trong suốt với ánh sáng và dưới cùng là một đế kim loại.

               

+      Điện cực trong suốt

Bán dẫn loại p

Bán dẫn loại n

-       Điện cực

• Ứng dụng: Pin quang điện đã trở thành nguồn cung cấp điện năng cho các vùng sâu, vùng xa ở nước ta, trên các vệ tinh nhân tạo, con tàu vũ trụ, trong các máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi, chế tạo pin mặt trời...

Chú ý: Tia hồng ngoại chỉ có thể gây ra hiện tượng quang điện trong, còn tia tử ngoại mới gây ra hiện tượng quang điện ngoài là do năng lượng của tia hồng ngoại nhỏ hơn năng lượng của tia tử ngoại (do \(\lambda_{hong ngoai}> \lambda_{tu ngoai}\)). Mà năng lượng cần để tách các electron ra khỏi liên kết trong bán dẫn nhỏ hơn so với năng lượng cần thiết để làm cho electron vừa tách khỏi liên kết trong mạng kim loại mà còn cung cấp cho động năng bắn ra ngoài.

 

Bài tập