内光电效应和外光电效应的区别

　　内光电效应和外光电效应的区别

　　一、内光电效应：

　　内光电效应是光电效应的一种，主要由于光量子作用，引发物质电化学性质变化（比如电阻率改变，这是与外光电效应的区别，外光电效应则是逸出电子）。内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。

　　一般情况下，价带中的电子不会自发地跃迁到导带，所以半导体材料的导电性远不如导体。但如果通过某种方式给价带中的电子提供能量，就可以将其激发到导带中，形成载流子，增加导电性。光照就是一种激励方式。当入射光的能量hν≥Eg （Eg为带隙间隔）时，价带中的电子就会吸收光子的能量，跃迁到导带，而在价带中留下一个空穴，形成一对可以导电的电子——空穴对。这里的电子并未逸出形成光电子，但显然存在着由于光照而产生的电效应。因此，这种光电效应就是一种内光电效应。从理论和实验结果分析，要使价带中的电子跃迁到导带，也存在一个入射光的极限能量，即E入=hν0=Eg，其中ν0是低频限（即极限频率ν0=Egh）。这个关系也可以用长波限表示，即λ0=hcEg。入射光的频率大于ν0或波长小于λ0时，才会发生电子的带间跃迁。

　　二、外光电效应：

　　外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。

　　当金属表面在特定的光辐照作用下，金属会吸收光子并发射电子，发射出来的电子叫做光电子。光的波长需小于某一临界值（相等于光的频率高于某一临界值）时方能发射电子，其临界值即极限频率和极限波长。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，电子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位（即光子或光量子）所组成。这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现，对发展量子理论及波粒二象性起了根本性的作用。

　　内光电效应应用

　　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。