LÝ THUYẾT / VẬT LÝ / LỚP 12 / CHƯƠNG 6. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

CHỦ ĐỀ 2. QUANG ĐIỆN TRONG

I. CHẤT QUANG DẪN

Chất quang dẫn là chất dẫn điện kém khi không được chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt khi được chiếu sáng thích hợp.

Các chất bán dẫn có tính quang dẫn (Ge, Si, PbS, PbSe, PbTe, CdS, CdSe, CdTe, …)

II. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG

Hiện tượng ánh sáng giải phóng các liên kết để chúng trở thành các dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện gọi là hiện tượng quang điện trong

Điều kiện xảy ra quang điện trong: ánh sáng kích thích phải có λ ≤ λ₀ (λ₀: giới hạn quang dẫn của chất bán dẫn)

Giới hạn quang dẫn của nhiều chất bán dẫn nằm trong VÙNG HỒNG NGOẠI.

III. HIỆN TƯỢNG QUANG DẪN

Hiện tượng GIẢM ĐIỆN TRỞ SUẤT, tức là TĂNG ĐỘ DẪN ĐIỆN của chất bán dẫn khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào gọi là hiện tượng quang dẫn.

Khi được chiếu ánh sáng có λ thích hợp thì trong bán dẫn có thêm e và lỗ trống được tạo thành, do đó mật độ hạt tải điện tăng => Điện trở suất giảm.

Cường độ ánh sáng chiếu vào bán dẫn càng mạnh thì điện trở suất càng nhỏ.

IV. ỨNG DỤNG CỦA QUANG ĐIỆN TRONG

QUANG ĐIỆN TRỞ

PIN QUANG ĐIỆN (Pin mặt trời)

Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn, có giá trị R thay đổi khi cường độ chùm sáng chiếu vào thay đổi.

Điện trở của quang điện trở có thể thay đổi từ vài MΩ khi không chiếu sáng xuống vài chục Ω khi được chiếu ánh sáng thích hợp.

Cường độ dòng điện qua quang điện trở phụ thuộc vào cường độ chùm sáng chiếu vào và hiệu điện thế giữa hai điện cực.

Pin quang điện là nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng, trong đó quang năng biến đổi TRỰC TIẾP thành điện năng, hiệu suất của các pin quang điện chỉ vào khoảng trên dưới 10%.

Pin quang điện hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong của một số chất bán dẫn như: đồng oxit, selen, silic.

Cấu tạo của pin quang điện gồm hai lớp bán dẫn khác loại (n, p) tiếp xúc tạo thành lớp chặn, không cho lỗ trống đi về phía bán dẫn n và không cho e đi về phía bán dẫn p.

Suất điện động của pin quang điện có giá trị từ 0,5 V → 0,8 V.

Ứng dụng: pin quang điện cung cấp điện cho vùng sâu, vùng xa, vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ, máy tính bỏ túi.

V. SO SÁNH GIỮA QUANG ĐIỆN TRONG VÀ QUANG ĐIỆN NGOÀI

GIỐNG NHAU

Đều là hiện tượng quang điện, ánh sáng có λ thích hợp chiếu vào làm giải phóng e

Đều có bước sóng giới hạn là λ₀

KHÁC NHAU

QUANG ĐIỆN NGOÀI

QUANG ĐIỆN TRONG

e được giải phóng ra bên ngoài kim loại

λ₀thường ở vùng tử ngoại vì cần năng lượng lớn

Điện tích kim loại thay đổi

e dẫn được giải phóng khỏi liên kết trở thành e tự do

λ₀thường ở vùng hồng ngoại vì cần năng lượng nhỏ

Điện tích chất bán dẫn không đổi