内光电效应
内光电效应的原理及应用
内光电效应的原理及应用宋泽豹中国地质大学(武汉) 数学与物理学院122121摘要：内光电效应包括光电导效应与光生伏特效应。
光生伏特效应在光纤通信，高能物理，传感检测系统，以及核能医学等方面都有着广泛的应用。
光电导效应主要应用于电子电路，仪器仪表，光电控制，计量分析，光电制导，以及激光外差探测等领域。
本文主要介绍光电导效应与光生伏特效应的原理以及相应的应用。
关键词：内光电效应；硅光电二极管；p-n结；光探测器The Principle and Application of The internal photoelectric effectSONG Ze-bao(School of mathematics and physics ，China University of Geosciences，wuhan 122121)Abstract:The internal photoelectric effect including photoconductive effect and photovoltaic effect.Photovoltage Effect in optical fiber communication, high energy physics, sensing detection system, As well as nuclear medicine has been widely used.Photoconductive effect is mainly used in electronic circuits, instruments and meters, photoelectric control, measurement analysis, photoelectric guidance, as well as the laser heterodyne detection, etc.This paper mainly introduces the principle and application of photoconductive effect and photovoltaic effect.Key words:The photoelectric effect; Silicon photoelectric diode; p-n junction; Light detector1引言随着人类对新技术的不断掌握和利用，对光能的研究也进入了一个新的阶段。
什么是内外光电效应及区别
什么是内外光电效应及区别
外光电效应：当光照射某种物质时，若入射的光子能量足够大，它和物质中的电子相互作用，致使电子逸出物质表面，这就是外光电效应，逸出物质表面的电子叫做光电子。
利用光电子发射材料可以制成各种光电器件。
光电倍增管（Phot omultiplier Tube）是一种建立在外光电效应、二次电子效应和电子光学理论基础上的，把微弱入射光转换成光电子并获倍增的真空光电发射器件。
内光电效应：现代很多光电探测器都是基于内光电效应，其中光激载流子（电子和空穴）保留在材料内部。
最重要的内光电效应是光电导，本征光电导体吸收一个光子，就会从价带激发到导带，产生一个自由电子，同时在价带产生一个空穴。
对材料施加的电场导致了电子和空穴都通过材料传输，并随
之在探测器的电路中产生电流。
基于内光电效应的探测器有光电导探测器，光伏探测器等等。
光电效应
1 2
（1-87）
抛物线关系。 进行微分得
1 1 bd e,2 dg q d e, 3 2 h K l f
1 2
（1-88）
在强辐射作用的情况下半导体材料的光电导灵敏度 不仅与材料的性质有关而且与入射辐射量有关，是 非线性的。
补充例题：倘若已知光生伏特器件的光电流分 别： I Φ1=300mA ，I Φ2=100mA ,且 IΦ >> ID ，测得开路 电压为： 求开路电压 UOC1= ？设T=300K UOC2=520mV，
解：因为 IΦ >> ID 所以 U OC
KT I ln( 1) q ID
可以写成： U OC
3. 丹培（Dember）效应
如图1-13所示，当半导体材料的一部分被遮蔽，另一部分 被光均匀照射时，在曝光区产生本征吸收的情况下，将产生高 密度的电子与空穴载流子，而遮蔽区的载流子浓度很低，形成
浓度差。
这种由于载流子迁
移率的差别产生受
照面与遮光面之间 的伏特现象称为丹 培效应。
丹培效应产生的光生电压可由下式计算
光电效应。
外光电效应中光电能量转换的基本关系为
1 2 h mv0 Eth 2
表明，具有能量的光子被电子吸收 后，只要光子的能量大于光电发射 材料的光电发射阈值Eth，则质量为 m的电子的初始动能便大于0。
（1-99）
光电发射阈值Eth的概念是建立在材料的能带结构基础上
的，对于金属材料，由于它的能级结构如图1-15所示，
U OC
KT I ln( 1) q ID
（1-91）
光电二极管在反向偏置的情况下，输出的电流为
第二节 光电效应及器件
光照射在物体上可以看成是一连串的具有一定能量的光子轰击这些物体的表面；光子与物体之间的联接体是电子。
所谓光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效应。
光电效应可分成外光电效应和内光电效应两类。
一．外光电效应(External photoelectric effect)在光的照射下，使电子逸出物体表面而产生光电子发射的现象称为外光电效应。
根据爱因斯坦假设：一个电子只能接受一个光子的能量。
因此要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子能量ε大于该物体的表面逸出功A。
各种不同的材料具有不同的逸出功A，因此对某特定材料而言，将有一个频率限νo(或波长限λo)，称为“红限”。
当入射光的频率低于νo时(或波长大于λo)，不论入射光有多强，也不能激发电子；当入射频率高于νo时，不管它多么微弱也会使被照射的物体激发电子，光越强则激发出的电子数目越多。
红限波长可用下式求得：(8-2)式中. c——光速。
外光电效应从光开始照射至金属释放电子几乎在瞬间发生，所需时间不超过10-9s。
基于外光电效应原理工作的光电器件有光电管和光电倍增管。
图8.3 光电管图8.4 光电管受光照发射电子光电管种类很多，它是个装有光阴极和阳极的真空玻璃管，结构如图8.3与电源连接在管内形成电场。
光电管的阴极受到适当所示。
图8.4阳极通过RL的照射后便发射光电子，这些光电子在电场作用下被具有一定电位的阳极吸引，在光电管内形成空间电子流。
电阻R上产生的电压降正比于空间电流，其值与L照射在光电管阴极上的光成函数关系。
如果在玻璃管内充入惰性气体(如氩、氖等)即构成充气光电管。
由于光电子流对惰性气体进行轰击，使其电离，产生更多的自由电子，从而提高光电变换的灵敏度。
光电倍增管的结构如8.5所示。
在玻璃管内除装有光电阴极和光电阳极外，尚装有若干个光电倍增极。
光电倍增极上涂有在电子轰击下能发射更多电子的材料。
光电倍增极的形状及位置设置得正好能使前一级倍增极发射的电子继续轰击后一级倍增极。
光电的名词解释
光电的名词解释光电是指光和电之间的相互作用及其相关的技术领域。
它以光为能量源，利用光电效应和其他光电物理现象实现能量转换、信号传输和信息处理等功能。
光电技术广泛应用于光电传感、光电器件、光电材料和光电系统等领域。
一、光电效应光电效应是指当光照射到物质表面时，物质中的电子被光激发而跃迁到导电状态或导电能级的现象。
它是光电技术的基础和核心。
光电效应包括外光电效应、内光电效应和热电效应等。
外光电效应是指光照射到金属或半导体表面时，物质中的自由电子被光子激发，从而跃迁到导电带或导电状态。
这种效应产生的电流被称为光电流，是光电器件的基本原理。
内光电效应是指光照射到半导体内部时，光子激发了半导体内的电子-空穴对，使其发生移动。
这种效应被广泛应用于光伏发电、光电导和光电探测等领域。
热电效应是指光照射到物质表面时，使得物质发生温度变化，从而导致物质内部电荷分布不均匀。
这种效应为热释电器件和热成像技术的基础。
二、光电器件光电器件是基于光电效应原理制造的用于光电转换的装置。
常见的光电器件包括光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电晶体管、光电场效应管和光电导等。
光敏电阻是一种电阻值随光照强度变化的器件，常用于光控开关、光敏电路和自动光亮度调节等应用。
光电二极管是一种能够将光信号转化为电信号的器件。
其工作原理是光照射到二极管P-N结上时，电子被光激发到导电带，形成电流。
光电三极管是集光电二极管和普通三极管功能于一体的器件。
它具有光电二极管的光探测功能和普通三极管的放大功能。
光电晶体管是能够放大光信号的器件，适用于光电放大电路和光电探测器等领域。
光电场效应管是以光电效应为基础，采用场效应管结构制造而成的光电器件，适用于高速光电转换和光电开关等应用。
光电导是利用光电效应将光信号转换为电信号，并通过导线传输的装置。
它适用于长距离信号传输和高速通信等领域。
三、光电材料光电材料是指能够发生光电效应的物质。
光电材料的特性和性能直接影响着光电器件的性能。
光电效应
光电效应科技名词定义中文名称：光电效应英文名称：photoelectric effect定义1：物质由于吸收光子而产生电的现象。
所属学科：电力(一级学科) ；通论(二级学科)定义2：物质在光的作用下发射电子或电导率改变，或者两种材料的界面上产生电势的现象。
所属学科：机械工程(一级学科) ；工业自动化仪表与系统(二级学科) ；机械量测量仪表-机械量测量仪表一般名词(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布目录[隐藏]英文名称光电效应概述理论发展历史光电效应的分类英文名称光电效应概述理论发展历史光电效应的分类[编辑本段]英文名称光电效应∶Photoelectric effect[编辑本段]光电效应概述光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。
这类光致电变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。
后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。
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。
光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，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，光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。
光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关,光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响.光电效应说明了光具有粒子性。
光电导器件(光敏电阻)
： 照度（勒克斯lx）
电导（西门子S）
定义为光电导 与输入光照度E之比。
光电导灵敏度 （P107）
热噪声、产生复合噪声 、 噪声与调制频率的关系如下所示：
01
02
03
04
噪声特性：
红外：减小温漂，使信号放大，可调制较高的
制冷可降低热噪声
恰当的偏置电路，可使信噪比最大
光谱特性：相对灵敏度与波长的关系
可见光区光敏电阻的光谱特性 光谱特性曲线覆盖了整个可见光区，峰值波长在515～600nm之间。尤其硫化镉的峰值波长与人眼的很敏感的峰值波长（555nm）是很接近的，因此可用于与人眼有关的仪器，例如照相机、照度计、光度计等。
原理：
5-1工作原理和结构
非本征型（N型为主）：可以检测波长很长的辐射
本征型：可用来检测可见光和近红外辐射
结构： 组成：它由一块涂在绝缘 基底上的光电导材料薄膜 和两端接有两个引线，封 装在带有窗口的金属或塑 料外壳内 。电极和光电导 体之间呈欧姆接触。
三种形式 ⑴梳状式 玻璃基底上蒸镀梳状金属膜而制成；或在玻璃基底上面蚀刻成互相交叉的梳状槽，在槽内填入黄金或石墨等导电物质，在表面再敷上一层光敏材料。如图所示。
进行动态设计时，应考虑光敏电阻的前历效应
光电导弛豫时间长
由伏安特性知，设计负载时，应考虑额定功耗
不足：
ห้องสมุดไป่ตู้
5-3 常用光敏电阻（P109）
参数
功率（mw）
测量照度
暗电阻（兆欧）
亮电阻（千欧）
峰值波长
内光电效应概述
内光电效应概述应物本09级一班陈开忠 20092312567光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，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，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。
光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。
这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。
这一现象是1887年赫兹在实验研究麦克斯韦电磁理论时偶然发现的。
1888年，德国物理学家霍尔瓦克斯（Wilhelm Hallwachs)证实是由于在放电间隙内出现荷电体的缘故。
1899年，J·J·汤姆孙通过实验证实该荷电体与阴极射线一样是电子流。
1899—1902年间，勒纳德（P·Lenard）对光电效应进行了系统研究，并命名为光电效应。
1905年，爱因斯坦在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》一文中，用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。
1916年，美国科学家密立根通过精密的定量实验证明了爱因斯坦的理论解释，从而也证明了光量子理论。
1905年，爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖。
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。
后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。
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）。
光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，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。
内光电效应的实际应用
内光电效应（internal photoelectric effect）是一种在材料内部发生的光电效应。
与传统的表面光电效应不同，内光电效应在材料内部发生，可以用来探测和研究材料的内部电子结构、载流子动力学等物理性质。
内光电效应在材料科学、光电子学、能源等领域具有广泛的应用。
本文将介绍内光电效应的实际应用情况，包括应用背景、应用过程和应用效果等。
一、内光电效应概述内光电效应是材料中光探测的一种重要方式，它是利用内部的光电子效应来研究材料性质的一种方法。
与传统的表面光电效应相比，内光电效应具有以下优势：1.深层探测能力：内光电效应可以深入材料内部，对材料的种类、组分、结构等进行非破坏性的分析。
2.高分辨率：内光电效应可以提供高空间和能量分辨率的电子能谱信息，可以探测到非常细微的电子结构变化。
3.可调控性：通过调节光子能量和入射角度等参数，可以实现对内光电效应的控制和调控，从而提高材料的光电特性。
4.适用范围广：内光电效应可以应用于各种材料体系，包括晶体、液体、气体等。
二、内光电效应的实际应用1. 光电子学中的能带结构研究内光电效应可以通过测量材料的电子能谱来研究材料的能带结构。
能带结构是材料中电子能量的分布情况，对材料的电子导电性、光学性质等起着重要的影响。
利用内光电效应可以研究材料的能带结构，包括能带宽度、带隙大小、能带位置等信息。
通过这些研究可以得到材料的电子结构参数，为设计和优化新材料提供依据。
具体的实验过程如下：首先，选择合适的内光电效应探测方法，例如X射线光电子能谱仪（XPS）或角分辨光电子能谱仪（ARPES）。
然后，将待研究材料样品放置于实验仪器中，利用高能量的光子（如X射线或紫外线）照射样品，激发样品内的电子跃迁。
最后，测量样品内部的光电子发射能谱，通过分析能谱曲线来得到材料的能带结构信息。
这一应用在光电子学领域得到了广泛的应用，为新材料的设计和应用提供了重要的理论依据和实验结果。
2. 光伏材料性能评价内光电效应可以用于评价光伏材料的性能。
简述外光电效应,内光电效应,光生伏特效应
光电效应是指物质在光照射下发生的电子的发射或者电子和正空穴对的形成现象。
光电效应是由于光子能量的吸收而产生的电子激发现象，是一种光与物质相互作用的基本过程。
光电效应主要有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。
一、外光电效应1. 外光电效应是指当光线照射在金属或其他导体的表面上，使得金属表面电子呈现出逸出的现象。
外光电效应是由光子能量将金属表面电子激发出金属而引起的。
2. 外光电效应的条件是光子的能量大于金属的功函数值，才能将金属内的电子激发出来。
外光电效应不受外界电场的影响，而且随着光强的增大，逸出的电子速度也会增大。
二、内光电效应1. 内光电效应是指当光线射入半导体或绝缘体时，在其内部也会出现一些电子空穴对，这种现象称为内光电效应。
2. 内光电效应的条件是光子能量大于材料的带隙宽度，才能发生内光电效应。
内光电效应的特点是光子能量小于带隙宽度时，材料内部产生的电子空穴对会很少。
3. 内光电效应的影响是可以通过内光电效应来传输信息和能量，因而在半导体光电器件中有着重要的应用。
三、光生伏特效应1. 光生伏特效应是指当光线穿过PN结时，使PN结两侧出现电势差和电场分布的变化，这种现象称为光生伏特效应。
2. 光生伏特效应的主要原因是光生载流子因电场的影响而发生漂移或扩散，从而在PN结两侧产生电势差。
光生伏特效应是光电二极管和太阳能电池等器件的工作原理基础。
3. 光生伏特效应对于太阳能电池来说具有重要的意义，可以充分利用光能转化为电能的效应，是太阳能电池高效率能源转换的重要物理基础。
在总结一下：- 外光电效应主要发生在金属或导体表面，是光子能量将金属表面电子激发出金属而引起的。
- 内光电效应主要发生在半导体或绝缘体中，是光子能量激发材料内部电子空穴对的现象。
- 光生伏特效应主要发生在PN结中，是光生载流子因电场的影响而产生电势差的现象。
通过对光电效应三种形式的了解，可以更深入地了解光与物质之间的相互作用，为相关器件与技术的研发和应用提供了重要的理论基础。
内光电效应
内光电效应（一）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。
（光电效应原理可以查看该词条，此处不做赘述）（二）简介光电导效应：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。
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。
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。
光导管的优点是体积小、牢固耐用。
它主要用于光谱仪器的光接收器、光电控制、激光接收和远距离探测等方面。
（三）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。
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。
（四）应用1、太阳能电池PN结光伏效应的一个重要的应用，是利用光照射时，PN结产生的光生电压制造把太阳光能转化成电能的器件——太阳电池。
光电效应
一、什么叫光电效应？什么是内、外光电效应？什么是单光子、多光子光电效应？什么事电光效应？1、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，也就是光能量转换成电能。
这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect ）。
这一现象是1887年赫兹在实验研究麦克斯韦电磁理论时偶然发现的。
1888年，德国物理学家霍尔瓦克斯（Wilhelm Hallwachs)证实是由于在放电间隙内出现荷电体的缘故。
1899年，J·J·汤姆孙通过实验证实该荷电体与阴极射线一样是电子流。
1899—1902年间，勒纳德（P·Lenard ）对光电效应进行了系统研究，并命名为光电效应。
1905年，爱因斯坦在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》一文中，用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。
1916年，美国科学家密立根通过精密的定量实验证明了爱因斯坦的理论解释，从而也证明了光量子理论。
2、内、外光电效应：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。
3、单光子、多光子光电效应：我们常说的光电效应为单光子光电效应，也就是每个电子同一时间只吸收一个光子；当单位体积内同时相互作用的能量子的数目大到使得发射光的能量子可以从几个入射能量子中取得能量，这就是多光子光电效应。
4、电光效应：电光效应，是将物质置于电场中时，物质的光学性质发生变化的现象。
某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应。
电光效应包括泡克耳斯(Pockels)效应和克尔(Kerr)效应。
电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性的效应。
二、光电效应为什么能测普朗克常量？ 当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
内外光电效应
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，×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。
内外光电效应
内外光电效应
嘿，朋友们！今天咱来聊聊内外光电效应。
你看啊，这光电效应就像是一场奇妙的光影魔术。
内光电效应呢，就好比是光在材料内部搞出的小动作。
就像咱生活里有时候一些小变化在悄悄地发生，不仔细还真发现不了呢！比如说光敏电阻，那家伙，一有光照射，它的电阻就会发生变化，就像一个会变脸的小精灵。
还有光电二极管，它能把光信号变成电信号，这多神奇呀！这不就跟咱人一样嘛，受到点外界的刺激，就会有不一样的反应。
外光电效应呢，就更有意思啦！它就像是光把电子从材料里给“踢”了出来，让它们能自由地飞啦！这就好像是一场光引发的大逃亡。
光电管不就是这样嘛，光一照，电子就呼呼地往外跑。
这多像一群小朋友，听到下课铃就迫不及待地往外冲啊！
咱再想想，这内外光电效应在我们生活中可太重要啦！没有它们，那些高科技的玩意儿怎么能出现呢？比如说，我们每天用的手机摄像头，那可就是利用了光电效应啊。
没有它，我们怎么能随时随地拍照留下美好瞬间呢？还有那些自动感应的路灯，不也是靠光电效应来工作的嘛，天一黑，它就亮了，多贴心呀！
你说，这光电效应是不是特别神奇？它就像一个隐藏在我们身边的魔法，默默地为我们服务着。
我们享受着它带来的便利，却往往忽略了它的存在。
就好像我们身边那些默默付出的人，总是容易被我们遗忘。
所以呀，我们要好好了解光电效应，要知道它的厉害之处。
要像珍惜身边的人一样珍惜它带给我们的一切。
别觉得这只是一些科学知识，它可和我们的生活息息相关呢！我们得心怀感激，感谢这些科学发现让我们的生活变得如此丰富多彩。
总之呢，光电效应就是这么神奇又实用，它让我们的世界变得更加精彩！大家可别小瞧了它哟！。
内外光电效应
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。
光整流效应
光整流效应一、引言光整流效应，又称为内光电效应，是指在半导体材料中，当光照射到PN结时，会产生电荷分离的现象。
这种现象可以被用来制造太阳能电池和其他半导体器件。
二、PN结的基本原理PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结构。
P型半导体中的载流子主要是空穴，N型半导体中的载流子主要是电子。
当这两种材料接触时，空穴和电子会发生扩散运动，并形成一个空间电荷区域。
这个区域被称为耗尽层。
三、内光电效应的原理当光照射到PN结时，它会激发耗尽层中的载流子，并将它们分离。
如果一侧被照射到的区域是N型材料，则会产生大量的自由电子；如果一侧被照射到的区域是P型材料，则会产生大量空穴。
这些自由载流子可以通过外部连接进行收集，并用于制造太阳能电池等器件。
四、内光电效应在太阳能电池中的应用太阳能电池是利用内光电效应来转换太阳能为电能的器件。
太阳能电池的基本结构是由P型半导体和N型半导体组成的PN结，它们被覆盖在一个透明的玻璃上，并且被包裹在一个防水、防尘的外壳中。
当太阳光照射到太阳能电池上时，光子会激发耗尽层中的载流子，并将它们分离。
这些自由载流子会沿着PN结移动，并通过连接到负载上的电路产生电流。
这个过程是完全无噪声、无污染和可靠的。
五、内光电效应在其他器件中的应用除了太阳能电池，内光电效应还可以用于制造其他种类的半导体器件。
例如，它可以被用来制造光敏二极管，这种二极管可以检测弱光并转换为电信号。
它还可以被用来制造LED（发光二极管），LED可以将电信号转换为可见光。
此外，内光电效应还被广泛应用于激光器、传感器和通信设备等领域。
总之，内光电效应是一种非常重要的半导体物理现象，它可以被用来制造各种种类的半导体器件。
随着技术的不断发展，内光电效应将会在更多领域得到应用。
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内光电效应
当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生于半导体内。
根据工作原理的不同，内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类：（1）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。
过程：当光照射到半导体材料上时，价带中的电子受到能量大于或等于禁带宽度的光子轰击，并使其由价带越过禁带跃入导带，如图，使材料中导带内的电子和价带内的空穴浓度增加，从而使电导率变大。
为了实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光电导材料的禁带宽度Eg，即
式中ν、λ分别为入射光的频率和波长。
材料的光导性能决定于禁带宽度，
对于一种光电导材料，总存在一个照射光波长限λ0，只有波长小于λ0的光照射在光电导体上，才能产生电子能级间的跃进，从而使光电导体的电导率增加。
（2）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、三极管。
①势垒效应（结光电效应）。
接触的半导体和PN 结中，当光线照射其接触区域时，便引起光电动势，这就是结光电效应。
以PN 结为例，光线照射PN 结时，设光子能量大于禁带宽度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，被光激发的电子移向N 区外侧，被光激发的空穴移向P 区外侧，从而使P 区带正电，N 区带负电，形成光电动势。
②侧向光电效应。
当半导体光电器件受光照不均匀时，有载流子浓度梯度将会产生侧向光电效应。
当光照部分吸收入射光子的能量产生电子空穴对时，光照。