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光电效应的简单描述以及在现实中的应用体现

导读:什么是光电效应?光电效应在实际中有哪些应用?这些应用的原理是什么?

正文:

什么是光电效应:当光束照射在金属表面时,使电子从金属中脱出的现象,叫做光电效应。

光束中存在光子,金属中存在电子,当光束照射在金属表面的时候,自然光子也就打在了电子上面。

分两种情况:即内光电效应和外光电效应。

1、 外光电效应:

定义:外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为即电子逸出金属。例如光电管

如图所示,平时K、A之间绝缘,电路中没有电流。当光束照射在阴极K上时,电子被击出形成光电流。

2、 内光电效应:

定义: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。

内光电效应还分为光电导效应和光生伏特效应。

1)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在内部激发出导电的载流子(电子-空穴对),使其自生电导增大(即光电导)。

2)光生伏特效应:当一定波长的光照射非均匀半导体(如PN结),由于光生载流子的运动所造成的电荷积累,半导体内部(材料两面)产生电势差即光生伏特。

应用:

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。

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。制造太阳电池的材料主要有硅(Si)、硫化镉(CdS)和砷化镓(GaAs)等。现在仍有很多新型高效材料正在研究实验中。目前,太阳电池的应用已十分广泛。它已成为宇宙飞船、人造卫星、空间站的重要长期电源。在其它方面的应用也十分普遍。关于目前国内外太阳电池电源设备应用的情形简介如下:

宇宙开发--观测用人造卫星、宇宙飞船、通讯用人造卫星…

航空运输--飞机、机场灯标、航空障碍灯、地对空无线电通讯…

气象观测--无人气象站、积雪测量计、水位观测计、地震遥测仪…

航线识别--航标灯、浮子障碍灯、灯塔、潮流计…

通讯设备--无线电通讯机、步谈机、电视广播中继站…

农畜牧业--电围栏、水泵、温室、黑光灯、喷雾器、割胶灯…

公路铁路--无人信号灯、公路导向板、障碍闪光灯、备急电话…

日常生活--照相机、手表、野营车、游艇、手提式电视机、闪光灯

光电探测器:

光电探测器也是对半导体光电效应的重要应用。光电探测器是指对各种光辐射进行接收和探测的器件。其中光敏管(包括各种光敏二极管、光敏三极管和一些光敏晶体管)是此类光电器件的重要组成部分。它与我们高中教材传感器实验中研究的光敏电阻都是实行光电信号转化的装置。光电探测器在科技、生活、生产和国防建设中都有着重要的应用。例如数码照相机、数码摄像机、天文显微镜、GPS全球定位系统、气象卫星拍摄的气象云图、巡航导弹目标定位等等。这些应用中最基本的是有一个非常灵敏的光电探测器。




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