內(nèi)光電效應(yīng)名詞解釋

　　內(nèi)光電效應(yīng)是光電效應(yīng)的一種，主要由于光量子作用，引發(fā)物質(zhì)電化學性質(zhì)變化（比如電阻率改變，這是與外光電效應(yīng)的區(qū)別，外光電效應(yīng)則是逸出電子）。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)

　　內(nèi)光電效應(yīng)的應(yīng)用

　　太陽能電池

　　PN結(jié)光伏效應(yīng)的一個重要的應(yīng)用，是利用光照射時，PN結(jié)產(chǎn)生的光生電壓制造把太陽光能轉(zhuǎn)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(xiàn)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(yīng)用已十分廣泛。它已成為宇宙飛船、人造衛(wèi)星、空間站的重要長期電源。在其它方面的應(yīng)用也十分普遍。關(guān)于目前國內(nèi)外太陽電池電源設(shè)備應(yīng)用的情形簡介如下：

　　宇宙開發(fā)——觀測用人造衛(wèi)星、宇宙飛船、通訊用人造衛(wèi)星…

　　航空運輸——飛機、機場燈標、航空障礙燈、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(shè)備——無線電通訊機、步談機、電視廣播中繼站…

　　農(nóng)畜牧業(yè)——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(dǎo)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

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　　光電探測器也是對半導(dǎo)體光電效應(yīng)的重要應(yīng)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(zhuǎn)化的裝置。光電探測器在科技、生活、生產(chǎn)和國防建設(shè)中都有著重要的應(yīng)用。例如數(shù)碼照相機、數(shù)碼攝像機、天文顯微鏡、GPS全球定位系統(tǒng)、氣象衛(wèi)星拍攝的氣象云圖、巡航導(dǎo)彈目標定位等等。這些應(yīng)用中最基本的是有一個非常靈敏的光電探測器。圖8所示是一些實際應(yīng)用中的光電探測器件的圖片。

　　內(nèi)光電效應(yīng)可分為哪兩類

　　內(nèi)光電效應(yīng)分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)兩類：

　　（1）光電導(dǎo)效應(yīng)

　　在光線作用，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化，這種現(xiàn)象被稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。基于這種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻。

　　過程：當光照射到半導(dǎo)體材料上時，價帶中的電子受到能量大于或等于禁帶寬度的光子轟擊，并使其由價帶越過禁帶躍入導(dǎo)帶，如圖，使材料中導(dǎo)帶內(nèi)的電子和價帶內(nèi)的空穴濃度增加，從而使電導(dǎo)率變大。

　　（2）光生伏特效應(yīng)

　　在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象叫做光生伏特效應(yīng)。

　　基于該效應(yīng)的光電器件有光電池和光敏二極管、三極管。

　　①勢壘效應(yīng)（結(jié)光電效應(yīng)）。

　　接觸的半導(dǎo)體和PN結(jié)中，當光線照射其接觸區(qū)域時，便引起光電動勢，這就是結(jié)光電效應(yīng)。以PN結(jié)為例，光線照射PN結(jié)時，設(shè)光子能量大于禁帶寬度Eg，使價帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，而產(chǎn)生電子空穴對，在阻擋層內(nèi)電場的作用下，被光激發(fā)的電子移向N區(qū)外側(cè)，被光激發(fā)的空穴移向P區(qū)外側(cè)，從而使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負電，形成光電動勢。

　　②側(cè)向光電效應(yīng)。

　　當半導(dǎo)體光電器件受光照不均勻時，有載流子濃度梯度將會產(chǎn)生側(cè)向光電效應(yīng)。當光照部分吸收入射光子的能量產(chǎn)生電子空穴對時，光照部分載流子濃度比未受光照部分的載流子濃度大，就出現(xiàn)了載流子濃度梯度，因而載流子就要擴散。如果電子遷移率比空穴大，那么空穴的擴散不明顯，則電子向未被光照部分擴散，就造成光照射的部分帶正電，未被光照射部分帶負電，光照部分與未被光照部分產(chǎn)生光電動勢。基于該效應(yīng)的光電器件如半導(dǎo)體光電位置敏感器件（PSD）。
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