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光電效應的簡單描述以及在現實中的應用體現

導讀:什么是光電效應?光電效應在實際中有哪些應用?這些應用的原理是什么?

正文:

什么是光電效應:當光束照射在金屬表面時,使電子從金屬中脫出的現象,叫做光電效應。

光束中存在光子,金屬中存在電子,當光束照射在金屬表面的時候,自然光子也就打在了電子上面。

分兩種情況:即內光電效應和外光電效應。

1、 外光電效應:

定義:外光電效應是指物質吸收光子并激發出自由電子的行為即電子逸出金屬。例如光電管

如圖所示,平時K、A之間絕緣,電路中沒有電流。當光束照射在陰極K上時,電子被擊出形成光電流。

2、 內光電效應:

定義:光照射到半導體或絕緣體的表面時,使物體內部的受束縛電子受到激發,從而使物體的導電性能改變。

這就稱為內光電效應。

內光電效應還分為光電導效應和光生伏特效應。

1)光電導效應:當入射光子射入到半導體表面時,半導體吸收入射光子在內部激發出導電的載流子(電子-空穴對),使其自生電導增大(即光電導)。

2)光生伏特效應:當一定波長的光照射非均勻半導體(如PN結),由于光生載流子的運動所造成的電荷積累,半導體內部(材料兩面)產生電勢差即光生伏特。

應用:

光導管(又稱光敏電阻)就是利用內光電效應制成的半導體器件。像硫化鎘、硫化鉛、硫化銦、硒化鎘、硒化鉛的那個均是半導體光導管。光導管的優點是體積小、牢固耐用。它主要用于光譜儀器的光接收器、光電控制、激光接收和遠距離探測等方面。

太陽能電池:

PN結光伏效應的一個重要的應用,是利用光照射時,PN結產生的光生電壓制造把太陽光能轉化成電能的器件--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。現在仍有很多新型高效材料正在研究實驗中。目前,太陽電池的應用已十分廣泛。它已成為宇宙飛船、人造衛星、空間站的重要長期電源。在其它方面的應用也十分普遍。關于目前國內外太陽電池電源設備應用的情形簡介如下:

宇宙開發--觀測用人造衛星、宇宙飛船、通訊用人造衛星…

航空運輸--飛機、機場燈標、一分快三、地對空無線電通訊…

氣象觀測--無人氣象站、積雪測量計、水位觀測計、地震遙測儀…

航線識別--航標燈、浮子障礙燈、燈塔、潮流計…

通訊設備--無線電通訊機、步談機、電視廣播中繼站…

農畜牧業--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、公路導向板、障礙閃光燈、備急電話…

日常生活--照相機、手表、野營車、游艇、手提式電視機、閃光燈

光電探測器:

光電探測器也是對半導體光電效應的重要應用。光電探測器是指對各種光輻射進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驗中研究的光敏電阻都是實行光電信號轉化的裝置。光電探測器在科技、生活、生產和國防建設中都有著重要的應用。例如數碼照相機、數碼攝像機、天文顯微鏡、GPS全球定位系統、氣象衛星拍攝的氣象云圖、巡航導彈目標定位等等。這些應用中最基本的是有一個非常靈敏的光電探測器。




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