Внутренний фотоэффект в полупроводниках

    Дисциплина: Химия и физика
    Тип работы: Доклад
    Тема: Внутренний фотоэффект в полупроводниках

    Внутренний фотоэффект в полупроводниках .
    Одним из наиболее важных приоритетов в развитии человечества является открытие и использование новых видов энергии, одним из которых стало открытие явления фотоэффекта.
    С 1876 года, когда в Великобритании был создан первый фотоэлемент, до наших дней ученые работают над совершенствованием этой технологии, повышением ее эффективности.
    Однако подлинная история использования полупроводниковых преобразователей началась в 1958-м, когда на третьем советском в качестве источника энергии были установлены солнечные
    кремниевые батареи, с тех пор основной источник энергии в космосе. В 1974 году ученые приступили к промышленному производству солнечных батарей на
    гетероструктурах, тогда же этими батареями стали оснащаться искусственные спутники.
    Сейчас в мире идет работа над удвоением мощности солнечных фотоэлектрических установок. Это наиболее перспективный способ получения и использования энергии на Земле. Пока, правда,
    это самый дорогой вид энергии, но в перспективе ее стоимость будет сравнима с той, что вырабатывается на атомных станциях. Тем более что такая энергия экологически безопасна и запасы ее
    практически неисчерпаемы. По оценкам специалистов, в 2020 году до 20 % мировой электроэнергии будет производиться за счет фотоэлектрического преобразования солнечной энергии в
    машиностроении, приборостроении медицине, космосе и других отраслях. . Уже сейчас много направлений, на которых солнечная энергия находит широкое применение-это мобильная телефонная
    связь, которой необходима автономное питание антенн при отсутствии линий электропередач.
    Нобелевский лауреат
    Ханс Бете высказал гипотезу о том, что источником энергии, которую излучают Солнце и звезды, является термоядерный синтез. По сути, наше светило – это колоссальный
    термоядерный реактор. Строго говоря, жизнь на планете существует за счет одного главного источника – термоядерной реакции Солнца. Дальше продукты этой реакции поступают на Землю в
    виде световой энергии, которая нас согревает, преобразуется в электричество либо аккумулируется в виде нефти, газа, угля. Именно благодаря такому огромному потоку энергии, в той или
    иной форме поступающей от Солнца, можно вообще говорить о таком сложном явлении, как жизнь. Одним из направлений энергетики будущего является солнечная энергетика. На сегодняшний день
    наиболее эффективным способом преобразования солнечной энергии является полупроводниковый фотоэффект Внутренний
    или
    полупрводниковый фотоэффект - увеличение электропроводности полупроводников или диэлектриков под действием света. Причиной фотопроводимости является увеличение
    концентрации носителей заряда (электронов) в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Для этого явления присуще такое понятие как Фотопроводимость - дополнительная
    электропроводность полупроводников, обусловленная действием света. Фотопроводимость зависит от рода полупроводника, его температуры, а также вида и количества примесей в нем.
    Bнyтpeннuй
    фoтoэффekт нa6людaeтcя
    ocвeщ,eнuu
    noлynpoвoднukoв
    дuэлekтpukoв,
    ecлu
    энepruя
    фoтoнa
    дocтaтoчнa для nepe6poca
    элekтpoнa
    вaлeнтнoй
    зoны в
    зoнy
    npoвoдumocтu. B некоторых
    noлynpoвoднukax
    фoтoэффekт o6нapyжuвaeтcя
    тakжe в
    тom
    cлyчae,
    ecлu
    энepruя
    элekтpoнa
    дocтaтoчнa для nepe6poca
    элekтpoнoв в
    зoнy
    npoвoдumocтu
    дoнopныx
    npumecныx
    ypoвнeй
    uлu
    вaлeнтнoй
    зoны.
    Tak в
    noлynpoвoднukax
    дuэлekтpukax
    вoзнukaeт фотопроводимость.
    Интepecнaя
    paзнoвuднocть
    внyтpeннero
    фoтoэффekтa нa6людaeтcя в
    koнтakтe
    элekтpoннoro
    дыpoчнoro
    noлynpoвoднukoв. B
    этom
    cлyчae
    noд
    дeйcтвuem
    cвeтa
    вoзнukaют
    элekтpoны
    дыpku,
    koтopыe
    paздeляютcя
    элekтpuчeckum
    noлem
    p-n-nepexoдa:
    элekтpoны
    nepemeщ,aютcя в
    noлynpoвoднuk
    тuna
    дыpku - в
    noлynpoвoднuk
    тuna
    Пpu
    этom
    meждy
    дыpoчныm
    элekтpoнныm
    noлynpoвoднukamu
    uзmeняeтcя
    koнтakтнaя
    paзнocть
    noтeнu,uaлoв
    cpaвнeнuю
    paвнoвecнoй,
    т.e.
    вoзнukaeт
    фoтoэлekтpoдвuжyщ,aя
    cuлa.
    Takyю
    фopmy
    внyтpeннero
    фoтoэффekтa
    нaзывaют
    вeнтuльныm
    фoтoэффekтom.
    moжeт 6ыть
    ucnoльзoвaн для
    нenocpeдcтвeннoro npeo6paзoвa-
    нuя
    энepruu
    элekтpomarнuтнoro
    uзлyчeнuя в
    энepruю
    элekтpuчeckoro
    тoka.
    Элekтpoвakyymныe
    uлu
    noлynpoвoднukoвыe npu6opы,
    npuнu,un pa6oты
    koтopыx
    ocнoвaн
    фoтoэффekтe,
    нaзывaют
    фoтoэлekтpoнныmu
    Фотоэлектрические явления возникают при поглощении веществом электромагнитного излучения оптического диапазона. К этим явлениям относится и внешний фотоэффект.
    Внешним фотоэффектом называют явление вырывания электронов из вещества под действием падающего
    света.
    Явление внешнего фотоэффекта открыто в 1887 г. Герцем, а детально исследовано Столетовым. Теория фотоэффекта на основе квантовых представлений создана
    Эйнштейном.
    Явление фотоэффекта получило широкое практическое применение. Приборы, в основе принципа действия которых лежит фотоэффект, называются фотоэлементами. Фотоэлементы, использующие
    внешний фотоэффект, преобразуют энергию излучения в электрическую лишь частично. Так как эффективность преобразования небольшая, то в качестве источников электроэнергии фотоэлементы
    не используют, но зато применяют их в различных схемах автоматики для управления электрическими цепями с помощью световых пучков.
    Внутренний фотоэффект используют в фоторезисторах. Вентильный фотоэффект, возникающий в полупроводниковых фотоэлементах с
    p-n переходом, используется для прямого преобразования энергии излучения в электрическую энергию (солнечные батареи). Необходимые условия для возникновения внутреннего
    фотоэффекта- частица должна быть связанной, и энергия фотона должна превышать ее энергию связи. Внутренний фотоэффект может происходить в полупроводниках и диэлектриках (и в металлах
    тоже).
    С помощью законов сохранения энергии и импульса можно показать, что фотон не может быть поглощен свободной частицей. В металле электрон взаимодействует с атомами кристаллической
    решетки. Поэтому при поглощении электроном фотона часть импульса фотона может быть передана кристаллической решетке металла. Фотоэффект используется в фотоэлектронных приборах,
    получивших разнообразные применения в науке и технике. На фотоэффекте основано превращение светового сигнала в электрический. Электрическое сопротивление полупроводника падает при
    освещении; это используется для устройства фотосопротивлений. При освещении области контакта различных полупроводников возникает
    фото-эдс, что позволяет преобразовывать световую энергию в электрическую (фотография справа). Фотоэлектронные умножители позволяют регистрировать очень слабое излучение,
    вплоть до отдельных квантов. Анализ энергий и углов вылета фотоэлектронов позволяет исследовать поверхности материалов. В 2004 году японские исследователи создали новый тип
    полупроводникового прибора -
    фотоконденсатор, неразрывно соединяющий в себе фотоэлектрический преобразователь и средство хранения энергии. В преобразовании света новый прибор оказался вдвое
    эффективнее простых кремниевых солнечных батарей.
    Язык: Русский
    Скачиваний: 293
    Формат: Microsoft Word
    ...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены