HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG

I. Chất quang dẫn
Chất quang dẫn là chất dẫn điện kém (điện trở rất lớn, độ dẫn điện rất thấp) khi không bị chiếu sáng và dẫn điện tốt (điện trở nhỏ, độ dẫn điện cao) khi được chiếu sáng thích hợp.
  • Các chất quang dẫn điển hình là gecmani (Ge), silic (Si), CdS (cađimi sunfua), ...
  • Các chất quang dẫn thường là chất bán dẫn.
II. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng ánh sáng giải phóng các electrôn liên kết biến chúng thành các electrôn dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện. 
Chú ý rằng các electrôn dẫn chỉ chuyển động bên trong khối chất bán dẫn mà không bị bứt ra ngoài như hiện tượng quang điện ngoài. Đây là lý do mà người ta gọi hiện tượng này là hiện tượng quang điện trong.

III. Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện trong
  • Năng lượng phô tôn của ánh sáng kích thích phải lớn hơn hoặc bằng năng lượng kích hoạt A ( là năng lượng cần thiết để giải phóng electrôn liên kết thành các electrôn dẫn): 
  • Bước sóng  của ánh sáng kích thích phải nhỏ hơn hoặc bằng một bước sóng giới hạn   đối với mỗi chất bán dẫn, bước sóng giới hạn  này được gọi là giới hạn quang dẫn.
Nói ngắn gọn: " Hiện tượng quang điện trong xảy ra  "
Giới hạn quang dẫn của đa số các chất bán dẫn đều ở trong miền hồng ngoại, do đó, chỉ cần dùng ánh sáng kích thích là ánh sáng thấy được là đủ để xảy ra hiện tượng quang dẫn.

IV. Quang điện trở
1. Quang điện trở là điện trở làm bằng chất quang dẫn.
2. Đặc điểm của quang trở
  • Khi không được chiếu sáng điện trở của quang trở lên tới vài mêga ôm (vài triệu  ).
  • Khi được chiếu sáng thích hợp điện trở của quang trở có thể giảm xuống còn vài chục ôm ( khoảng 20  ) 
V. Pin quang điện
1. Pin quang điện là nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Pin quang điện biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.
2. Cấu tạo và hoạt động
  • Pin quang điện gồm hai lớp bán dẫn tiếp xúc nhau: một bán dẫn loại p (gồm đa số là lỗ trống mang điện tích dương) và một lớp bán dẫn n (gồm đa số là electrôn dẫn mang điện tích âm).
  • Giữa lớp p và lớp n hình thành một lớp đặc biệt gọi là lớp chặn, có tác dụng ngăn không cho electrôn di chuyển từ lớp bán dẫn n sang lớp bán dẫn p.

Khi chiếu ánh sáng vào bề mặt lớp p thì trong lớp này xuất hiện rất nhiều các electrôn dẫn. Chúng ngay lập tức khuếch tán sang lớp n khiến lớp bán dẫn p trở nên nhiễm điện dương còn lớp n thừa electrôn trở nên nhiễm điện âm.
  • Ở phía trên lớp p có một lớp kim loại mỏng (vừa cho phép ánh sáng đi qua, vừa có tác dụng dẫn điện) nối với một điện cực. Điện cực này là điện cực dương.
  • Ở phía dưới lớp n là một đế bằng kim loại đóng vai trò của điện cực âm.
Nối hai điện cực của pin quang điện với một mạch ngoài thì trong mạch ngoài có dòng điện một chiều chạy từ cực dương sang cực âm
3. Đặc điểm:
  • Hiệu suất của pin quang điện chỉ vào khoảng 10%.
  • Suất điện động của mỗi tế bào pin quang điện (tức là một lớp tiếp xúc p - n như trên) từ 0,5 V đến 0,8 V. Đo đó người ta phải ghép rất nhiều tế bào pin quang điện với nhau thành bộ để có hiệu điện thế và cường độ dòng điện đủ lớn để sử dụng.
4. Ứng dụng:
  • Dùng trong các máy đo ánh sáng.
  • Dùng để cung cấp điện cho các tòa nhà lớn, ô tô, máy bay, máy tính dùng pin Mặt Trời.....


Xem bài Hiện tượng quang điện ngoài  |  Về đầu trang  |  Trở về Trang chủ  |  Xem bài Hiện tượng quang - phát quang

Comments