Внутренний фотоэффект — это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости (повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика при его освещении) или к возникновению э. д. с.
Вентильный фотоэффект —возникновение э. д. с. (фото-э. д. с.) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего электрического поля). Вентильный фотоэффект открывает, таким образом, пути для прямого
преобразования солнечной энергии в электрическую.
Вольт-амперной характеристика фотоэффекта — зависимости фототока I образуемого потоком электронов, испускаемых катодом под действием света, от напряжения U между электродами.
По мере увеличения U фототок постепенно возрастает, т. е. все большее число фотоэлектронов достигает анода. Пологий характер кривых показывает, что электроны вылетают из катода с различными скоростями. Максимальное значение тока Iнас — фототок насыщения —определяется таким значением U, при котором все электроны, испускаемые катодом, достигают анода:
|
|
Iнас=eU
где п — число электронов, испускаемых катодом в 1 с.
При U = 0 фототок не исчезает. Следовательно, электроны, выбитые светом из катода, обладают некоторой начальной скоростью v, а значит, и отличной от нуля кинетической энергией и могут достигнуть анода без внешнего поля. Для того чтобы фототок стал равным нулю, необходимо приложить задерживающее напряжение Uо.
Законы Столетова:
I) при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила фототока насыщения
пропорциональна энергетической освещенности Е катода).
II) Максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой v, а именно линейно возрастает с увеличением частоты.
III) Для каждого вещества существует «красная граница» фотоэффекта, т. е. минимальная частота v0 света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), при которой свет любой интенсивности фотоэффекта не вызывает.
Согласно Эйнштейну, свет частотой v не только испускается, но и распространяется в пространстве и поглощается веществом отдельными порциями (квантами). Таким
образом, распространение света нужно рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, движущихся со скоростью с распространения света в вакууме. Эти кванты электромагнитного излучения получили название фотонов. По Эйнштейну, каждый квант
|
|
поглощается только одним электроном. Поэтому число вырванных фотоэлектронов должно
быть пропорционально интенсивности света. Энергия падающего фотона расходуется на совершение электроном работы выхода А из металла и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии. По закону сохран
ения энергии: