內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)的區(qū)別

內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)的區(qū)別

一、內(nèi)光電效應(yīng)：

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(xué)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)。

一般情況下，價帶中的電子不會自發(fā)地躍遷到導(dǎo)帶，所以半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不如導(dǎo)體。但如果通過某種方式給價帶中的電子提供能量，就可以將其激發(fā)到導(dǎo)帶中，形成載流子，增加導(dǎo)電性。光照就是一種激勵方式。當(dāng)入射光的能量hν≥Eg （Eg為帶隙間隔）時，價帶中的電子就會吸收光子的能量，躍遷到導(dǎo)帶，而在價帶中留下一個空穴，形成一對可以導(dǎo)電的電子——空穴對。這里的電子并未逸出形成光電子，但顯然存在著由于光照而產(chǎn)生的電效應(yīng)。因此，這種光電效應(yīng)就是一種內(nèi)光電效應(yīng)。從理論和實驗結(jié)果分析，要使價帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，也存在一個入射光的極限能量，即E入=hν0=Eg，其中ν0是低頻限（即極限頻率ν0=Egh）。這個關(guān)系也可以用長波限表示，即λ0=hcEg。入射光的頻率大于ν0或波長小于λ0時，才會發(fā)生電子的帶間躍遷。

二、外光電效應(yīng)：

外光電效應(yīng)是指物質(zhì)吸收光子并激發(fā)出自由電子的行為。

當(dāng)金屬表面在特定的光輻照作用下，金屬會吸收光子并發(fā)射電子，發(fā)射出來的電子叫做光電子。光的波長需小于某一臨界值（相等于光的頻率高于某一臨界值）時方能發(fā)射電子，其臨界值即極限頻率和極限波長。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的波長而非光的強(qiáng)度，這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾，即光電效應(yīng)的瞬時性，按波動性理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面?？墒聦嵤?，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無論強(qiáng)弱，電子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時的，不超過十的負(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位（即光子或光量子）所組成。這種解釋為愛因斯坦所提出。光電效應(yīng)由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，對發(fā)展量子理論及波粒二象性起了根本性的作用。

內(nèi)光電效應(yīng)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(jī)、機(jī)場燈標(biāo)、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(biāo)燈、浮子障礙燈、燈塔、潮流計…

通訊設(shè)備——無線電通訊機(jī)、步談機(jī)、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(jī)、手表、野營車、游艇、手提式電視機(jī)、閃光燈

光電探測器：

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(jìn)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(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、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(biāo)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。