EFEK FOTO KATUP
efek fotolistrik pada lapisan penghalang - terjadi di bawah pengaruh radiasi elektromagnetik gaya gerak listrik(fotovoltase) dalam suatu sistem yang terdiri dari dua kontak PP atau PP dan logam yang berbeda. Praktis terbesar yang menarik adalah F.v. dalam transisi p-i dan heterojungsi. F.v. digunakan dalam fotovoltaik. generator, dalam PP fotodioda, fototransistor dll.
. 2004 .
Lihat apa itu "EFEK FOTO VALVE" di kamus lain:
Mekanika kuantum ... Wikipedia
Redistribusi elektron menurut energi. keadaan dalam PP padat dan cair dan dielektrik, yang terjadi di bawah pengaruh elektromagnetisme. radiasi. F.v. biasanya dideteksi oleh perubahan konsentrasi pembawa arus dalam medium, yaitu dengan munculnya... Kamus Besar Ensiklopedis Politeknik
efek fotolistrik katup- Efek fotolistrik internal, dimana terjadi ggl. [Kumpulan istilah yang direkomendasikan. Edisi 79. Optik fisik. Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet. Komite Terminologi Ilmiah dan Teknis. 1970] Topik: optik fisik Istilah umum transformasi... ... Panduan Penerjemah Teknis
EFEK FOTO, sekelompok fenomena yang berhubungan dengan pelepasan elektron suatu benda padat dari ikatan intra-atom di bawah pengaruh radiasi elektromagnetik. Ada: 1) efek fotolistrik luar, atau emisi fotoelektron, emisi elektron dari permukaan... ... Ensiklopedia modern
Fenomena yang terkait dengan pelepasan elektron dari benda padat (atau cair) di bawah pengaruh radiasi elektromagnetik. Yaitu:..1) efek fotolistrik luar, yaitu emisi elektron akibat pengaruh cahaya (emisi fotoelektron), ? radiasi, dll.;..2)… … Kamus Ensiklopedis Besar
EFEK FOTO- (1) pembangkitan gaya gerak listrik (fotoEMF) katup antara dua semikonduktor yang berbeda atau antara semikonduktor dan logam di bawah pengaruh radiasi elektromagnetik; (2) F. emisi elektron eksternal (emisi fotoelektron) dengan ... Ensiklopedia Politeknik Besar
A; m.fis. Perubahan sifat suatu zat di bawah pengaruh energi cahaya; efek fotolistrik. * * * Efek fotolistrik adalah fenomena yang terkait dengan pelepasan elektron dari benda padat (atau cair) di bawah pengaruh radiasi elektromagnetik. Membedakan:... ... Kamus Ensiklopedis
efek fotolistrik katup
efek fotolistrik dari lapisan penghalang- užtvarinis fotoefektas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. efek foto lapisan penghalang; efek fotolistrik lapisan penghalang; efek fotovoltaik vok. Efek foto Sperrschicht, m rus. efek fotolistrik gerbang, m; efek fotovoltaik, m;… … Fizikos terminų žodynas
Sebuah fenomena yang terkait dengan pelepasan elektron TV. tubuh (atau cairan) di bawah pengaruh listrik. mag. radiasi. Mereka membedakan: ext. Ph.emisi elektron di bawah pengaruh cahaya (emisi fotoelektron), radiasi y, dll; intern F.meningkatkan... ... Ilmu pengetahuan alam. Kamus Ensiklopedis
Esensi efek fotolistrik katup, atau efek fotolistrik pada lapisan penghalang adalah, karena efek fotolistrik internal, timbul perbedaan potensial di dekat kontak antara logam dan semikonduktor atau antara semikonduktor - dan tipe. Pada Gambar. Gambar 2.4 menunjukkan diagram fotosel gerbang.
Lapisan semikonduktor 2 diaplikasikan pada elektroda logam 1, ditutupi dengan lapisan tipis emas 4 yang tembus cahaya, dan cincin logam 5, yang berfungsi sebagai elektroda, ditekan dengan kuat padanya. Di antara semikonduktor dan lapisan emas, muncul lapisan perantara 3, yang memiliki sifat melewatkan elektron hanya dalam satu arah - dari semikonduktor ke emas. Jika transisi - disinari dengan cahaya, pembawa muatan tambahan muncul di area kontak dua semikonduktor (atau emas dan semikonduktor) (elektron di area dan lubang di area tersebut) yang melewati transisi dengan cukup mudah. Akibatnya, kelebihan muatan positif terbentuk di daerah -, dan kelebihan muatan negatif terbentuk di daerah tersebut. Beda potensial yang timbul pada kontak semikonduktor ini ketika kuanta radiasi elektromagnetik diserap di dalamnya disebut gaya gerak fotoelektroaktif (foto-EMF). Jika sampel tersebut dimasukkan dalam rangkaian tertutup, maka akan timbul arus listrik yang disebut arus foto. Nilai foto-EMF pada fluks cahaya rendah sebanding dengan fluks yang terjadi pada kristal. Tindakan panel surya didasarkan pada fenomena efek fotolistrik katup. Mereka mewakili beberapa puluh hingga beberapa ratus ribu elemen sambungan silikon yang dihubungkan secara seri. Panel surya mengubah energi cahaya langsung menjadi energi listrik. Karena biaya awalnya yang tinggi, energi surya mulai digunakan terutama pada pesawat ruang angkasa. Energi surya adalah salah satu bidang terpenting dalam pengembangan sektor energi di masa depan. Ini adalah cara paling menjanjikan untuk memperoleh dan menggunakan energi di Bumi. Meskipun ini masih merupakan bentuk energi yang mahal, di masa depan biayanya akan sebanding dengan biaya yang dihasilkan pembangkit listrik tenaga nuklir. Selain itu, energi tersebut ramah lingkungan dan cadangannya praktis tidak ada habisnya. Sekarang energi diproduksi menggunakan panel surya dalam skala industri, dan penelitian sedang dilakukan di seluruh dunia untuk meningkatkan kapasitas instalasi fotovoltaik surya. Menurut para ahli, pada tahun 2020, hingga 20% listrik dunia akan dihasilkan melalui konversi fotovoltaik energi surya dan digunakan dalam transportasi, teknik mesin, pembuatan instrumen, kedokteran, luar angkasa, dan industri lainnya. Prospek pengembangan energi surya dibuktikan dengan fakta sebagai berikut: jika pada tahun 1985 seluruh kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga surya di dunia adalah 21 MW, maka pada tahun 2010 total kapasitas pembangkit fotovoltaik mencapai 40.000 MW, yaitu. selama 25 tahun, kapasitas pembangkit listrik yang menghasilkan listrik menggunakan konverter fotovoltaik telah meningkat sekitar 2000 kali lipat.
Ada efek foto internal eksternal dan katup. Efek fotolistrik luar (photoelectric effect) adalah emisi elektron oleh suatu zat di bawah pengaruh radiasi elektromagnetik. Efek fotolistrik eksternal diamati pada padatan(logam, semikonduktor, dielektrik), serta gas dan atom serta molekul individu (fotoionisasi). Efek fotolistrik ditemukan (1887) oleh G. Hertz, yang mengamati gaya proses pelepasan ketika celah percikan disinari dengan radiasi ultraviolet.
Pertama penelitian dasar efek fotolistrik dilakukan oleh ilmuwan Rusia A.G. mencuri. Dua elektron (katoda K terbuat dari logam yang diteliti dan anoda A dalam skema Stoletov, jaring logam digunakan) dalam tabung vakum dihubungkan ke baterai sehingga menggunakan potensiometer R Anda tidak hanya dapat mengubah nilainya, tetapi juga tandanya. dari tegangan yang diberikan padanya. Arus yang dihasilkan ketika katoda disinari dengan cahaya monokromatik (melalui jendela kuarsa) diukur dengan miliammeter yang dihubungkan ke rangkaian. Dengan menyinari katoda dengan cahaya dengan panjang gelombang berbeda, Stoletov menetapkan pola berikut yang tidak kehilangan maknanya hingga hari ini:
1. Radiasi ultraviolet memiliki efek paling efektif.
2. Bila terkena cahaya, suatu zat hanya kehilangan muatan negatifnya.
JJ Thomas pada tahun 1898 mengukur muatan partikel yang dipancarkan di bawah pengaruh cahaya (dengan deviasi listrik dan medan magnet). Pengukuran ini menunjukkan bahwa elektron dihasilkan ketika terkena cahaya.
Efek fotolistrik internal
Efek fotolistrik internal adalah transisi bebas elektron di dalam semikonduktor atau dielektrik dari keadaan terikat yang disebabkan oleh radiasi elektromagnetik tanpa keluar. Akibatnya konsentrasi pembawa arus di dalam tubuh meningkat, yang menyebabkan terjadinya fotokonduktivitas (peningkatan konduktivitas listrik suatu fotokonduktor atau dielektrik ketika disinari) atau munculnya ggl.
Efek foto katup
Efek fotolistrik katup - ggl (foto-ggl) terjadi ketika dua semikonduktor atau semikonduktor yang berbeda bersentuhan dan logam menyala (tanpa adanya eksternal medan listrik). Efek fotolistrik katup membuka jalan bagi konversi langsung energi matahari menjadi energi listrik
Karakteristik arus-tegangan dari efek fotolistrik
Karakteristik arus-tegangan dari efek fotolistrik adalah ketergantungan arus foto I yang dihasilkan oleh aliran elektron yang dipancarkan oleh katoda di bawah pengaruh arus pada tegangan U antar elektroda. Ketergantungan ini berhubungan dengan dua iluminasi E e katoda yang berbeda (frekuensi cahaya sama dalam kedua kasus). Ketika U meningkat, arus foto secara bertahap meningkat, mis. semakin banyak fotoelektron yang mencapai anoda. Sifat kurva yang datar menunjukkan bahwa elektron dipancarkan dari katoda dengan kecepatan yang berbeda-beda. Nilai maksimum arus I us - arus foto saturasi - ditentukan oleh nilai U di mana semua elektron yang dipancarkan oleh katoda mencapai anoda.
Dari karakteristik arus-tegangan dapat disimpulkan bahwa pada U = 0 arus foto tidak hilang. Akibatnya, elektron yang terlempar dari katoda oleh cahaya memiliki kecepatan awal tertentu v, dan oleh karena itu energi kinetiknya bukan nol, dan dapat mencapai anoda tanpa medan eksternal. Agar arus foto menjadi nol, perlu diterapkan tegangan tunda U 0 . Pada U = U 0, tidak ada satupun elektron, bahkan elektron yang memiliki kecepatan maksimum v max ketika meninggalkan katoda, dapat mengatasi medan perlambatan dan mencapai anoda. Karena itu,
Dimana n adalah jumlah elektron yang dipancarkan katoda per 1s.
mv 2 maks /2= e kamu 0
itu. Dengan mengukur tegangan penahan U0, kecepatan maksimum dan dapat ditentukan energi kinetik fotoelektron.
Ketika memancarkan karakteristik arus-tegangan dari berbagai bahan (frekuensi permukaan penting, oleh karena itu pengukuran dilakukan dalam ruang hampa dan pada permukaan segar) pada frekuensi berbeda dari insiden radiasi pada katoda dan penerangan energi katoda yang berbeda dan menggeneralisasi data yang diperoleh, tiga hukum efek fotolistrik eksternal berikut ini ditetapkan.
Foto gerbangEMF - EMF yang dihasilkan dari pemisahan spasial pasangan lubang elektron yang dihasilkan oleh cahaya dalam semikonduktor oleh medan listrik transisi n, heterojungsi, penghalang dekat elektroda. Dengan efek fotolistrik katup, medan listrik tidak diterapkan pada fotosel, karena fotosel itu sendiri adalah generator fotoEMF. Fitur karakteristik fotosel dengan efek foto gerbang adalah adanya lapisan pemblokiran antara semikonduktor dan elektroda, yang menyebabkan efek penyearah pada lapisan ini (Gbr. 1.17).
Lapisan semikonduktor dengan efek foto gerbang tidak hanya memiliki hambatan, tetapi juga kapasitansi dan merupakan penyearah dan sumber ggl ketika disinari dengan cahaya. Pada Gambar. 1.17 Pelat Cu (4) adalah salah satu elektroda. Di atasnya ditutupi lapisan tipis (2) oksida tembaga Cu 2 0 akibat pemanasan tembaga di udara pada suhu tinggi. Lapisan penghalang (3) terbentuk pada antarmuka antara Cu 2 0 dan tembaga. Lapisan emas tipis tembus cahaya diaplikasikan di atasnya (1). Ketika disinari, timbul beda potensial antara elektroda 1 dan 4.
| Beras. 1.17 |
Jika elektroda-elektroda ini dihubungkan melalui galvanometer, maka ketika cahaya datang, muncul arus foto yang diarahkan dari tembaga ke Cu 2 0. Fotokonduktivitas fotosel tembaga oksida disebabkan oleh pergerakan lubang. Lapisan pemblokiran tipis (d » 10 - 7 m) pada antarmuka logam-semikonduktor menyebabkan efek pemblokiran fotosel dan munculnya tegangan foto hingga 1 V. Dalam hal ini, energi pancaran cahaya langsung diubah menjadi energi listrik . Efisiensi fotosel ~2,5%.
Efek Compton
Fenomena Compton terdiri dari peningkatan panjang gelombang sinar-X ketika dihamburkan oleh atom-atom suatu zat, yang disertai dengan efek fotolistrik. Dari sudut pandang klasik teori gelombang Panjang gelombang radiasi yang tersebar harus sama dengan panjang gelombang radiasi yang datang.
Skema percobaan Compton ditunjukkan pada Gambar. 1.18, dimana S adalah sumber sinar-X; D 1 dan D 2 - diafragma yang membentuk berkas sinar-X sempit; A adalah zat yang menghamburkan sinar-X, yang kemudian jatuh pada spektograf C dan pelat fotografi F.
Fenomena Compton dicirikan oleh pola-pola berikut:
1. Tergantung pada nomor atom suatu zat. 2. Dengan bertambahnya sudut hamburan, intensitas hamburan Compton meningkat. 3. Pergeseran panjang gelombang meningkat dengan meningkatnya sudut hamburan.
4. Pada sudut hamburan yang sama, pergeseran panjang gelombangnya juga sama
Ketika foton sinar-X berinteraksi dengan sebuah elektron, elektron tersebut menerima energi (W) dan momentum (p = mv) meninggalkan atom (rekoil elektron), dan energi serta momentum foton yang tersebar berkurang (Gbr. 1.19).
Untuk mengetahui perubahan panjang gelombang foton yang tersebar pada efek Compton, kita menerapkan hukum kekekalan momentum
dan hukum kekekalan energi
W f + W 0 = W + ,
Di mana energi total partikel
.
Dari hukum kekekalan momentum kita mencari momentum partikel (elektron).
Misalnya, menurut Gambar. 1.19 (teorema kosinus)
Dengan mempertimbangkan sifat relativistik gerak foton, kita punya
W f = hn= r f s.
Dengan mengingat hal ini, kami merepresentasikan hukum kekekalan energi dalam bentuk
Selesaikan (6.18) dan (6.19) bersama-sama dan setelah dikuadratkan kita peroleh
, (1.34)
(1.35)
Pulsa foton datang dan tersebar; j - sudut hamburan;
c adalah kecepatan cahaya; h adalah konstanta Planck.
Menggunakan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi dalam bentuk:
Dan
Efek fotolistrik internal- disebabkan oleh radiasi elektromagnetik transisi elektron di dalamnya semikonduktor atau dielektrik dari keadaan terikat ke keadaan bebas tanpa terbang keluar. Akibatnya, konsentrasi pembawa arus di dalam tubuh meningkat, yang menyebabkan terjadinya fotokonduktivitas - peningkatan konduktivitas listrik semikonduktor atau dielektrik ketika diterangi.
Efek foto katup (sejenis efek foto internal)
1. terjadinya EMF (foto-EMF) ketika menyinari kontak dua semikonduktor yang berbeda atau semikonduktor dan logam (tanpa adanya medan listrik eksternal). Efek fotolistrik gerbang digunakan dalam sel surya untuk secara langsung mengubah energi matahari menjadi energi listrik.
Efek fotolistrik eksternal (emisi fotoelektron) adalah emisi elektron oleh suatu zat di bawah pengaruh radiasi elektromagnetik.
Skema untuk mempelajari efek fotolistrik eksternal. Dua elektroda (katoda K dari logam yang diteliti dan anoda A) dalam tabung vakum dihubungkan ke baterai sehingga Anda tidak hanya dapat mengubah nilainya, tetapi juga tanda tegangan yang diberikan padanya. Arus yang dihasilkan ketika katoda disinari dengan cahaya monokromatik (melalui jendela kuarsa) diukur dengan miliammeter yang dihubungkan ke rangkaian. Ketergantungan foto saat ini SAYA, dibentuk oleh aliran elektron yang dipancarkan oleh katoda di bawah pengaruh cahaya, dari tegangan kamu antara katoda dan anoda disebut karakteristik arus-tegangan dari efek fotolistrik.
Ketika U meningkat, arus foto secara bertahap meningkat hingga mencapai saturasi. Nilai maksimum saat ini SAYA us - arus foto saturasi - ditentukan oleh nilai ini kamu, di mana semua elektron yang dipancarkan oleh katoda mencapai anoda: SAYA kami = en, Di mana N- jumlah elektron yang dipancarkan oleh katoda dalam 1s. Ketika U = O arus foto tidak
menghilang, karena fotoelektron, ketika meninggalkan katoda, memiliki kecepatan awal tertentu. Agar arus foto menjadi nol, perlu diterapkan tegangan perlambat U 0 . Pada U = U 0, tidak ada satu pun elektron, bahkan elektron yang memiliki kecepatan awal maksimum saat berangkat, yang dapat mengatasi medan perlambatan dan mencapai anoda:
yaitu dengan mengukur tegangan tunda U 0, Anda dapat menentukan nilai kecepatan maksimum υ maks dan energi kinetik K m sumbu fotoelektron.
45. Hukum efek fotolistrik.
(1) Hukum Stoletov: pada frekuensi tetap cahaya datang, jumlah fotoelektron yang dipancarkan oleh fotokatoda per satuan waktu sebanding dengan intensitas cahaya (kekuatan arus foto saturasi sebanding dengan radiasi E e katoda).
(2) Kecepatan awal maksimum (energi kinetik awal maksimum) fotoelektron tidak bergantung pada intensitas cahaya datang, tetapi hanya ditentukan oleh frekuensinya ν
(3) Untuk setiap zat terdapat batas merah efek fotolistrik - frekuensi cahaya minimum (tergantung pada sifat kimia zat dan keadaan permukaannya), di bawah ini efek fotolistrik tidak mungkin terjadi.
Untuk menjelaskan mekanisme efek fotolistrik, Einstein mengemukakan bahwa cahaya dengan frekuensi ν tidak hanya dipancarkan oleh kuanta individu (menurut hipotesis Planck), tetapi juga merambat di ruang angkasa dan diserap oleh materi dalam bagian individu (kuanta), energi sebesar yaitu ε 0 = Hν.
Kuanta radiasi elektromagnetik yang bergerak dengan kecepatan yang sama dengan rambat cahaya dalam ruang hampa disebut foton.
Energi foton datang digunakan untuk elektron yang melakukan kerja keluar A dari logam (lihat hal. 3-31) dan untuk memberikan energi kinetik pada fotoelektron yang dipancarkan. Persamaan Einstein untuk efek fotolistrik eksternal:
Persamaan ini menjelaskan ketergantungan energi kinetik fotoelektron pada frekuensi cahaya datang (hukum ke-2). Batasi frekuensi
(atau ), di mana kinetiknya
energi fotoelektron menjadi nol, dan terdapat batas merah efek fotolistrik (hukum ke-3). Bentuk lain penulisan persamaan Einstein 
Gambar tersebut menunjukkan ketergantungan energi kinetik maksimum fotoelektron pada frekuensi penyinaran cahaya untuk aluminium, seng dan nikel. Semua garis lurus sejajar satu sama lain, dan turunan d(eU 0)/dv tidak bergantung pada bahan katoda dan secara numerik sama dengan konstanta Planck h. Segmen yang terpotong pada sumbu ordinat secara numerik sama dengan hasil kali A pelepasan elektron dari logam yang bersangkutan.
Pengaruh fotosel dan fotoresistor (fotoresistor) pada pengukur paparan foto, pengukur lux dan perangkat kontrol dan otomasi untuk berbagai proses, konsol didasarkan pada fenomena efek fotolistrik. kendali jarak jauh, serta tabung fotomultiplier semikonduktor dan sel surya.
Keberadaan foton ditunjukkan dalam percobaan Bothe. Sebuah foil logam tipis F, terletak di antara dua penghitung Sch, memancarkan sinar-X di bawah pengaruh iradiasi keras. Jika energi yang dipancarkan didistribusikan secara merata ke segala arah, sebagai berikut dari konsep gelombang, maka kedua penghitung harus beroperasi secara bersamaan, dan tanda sinkron dengan penanda M akan muncul pada sabuk bergerak A. Pada kenyataannya, lokasi tanda tersebut adalah acak. Akibatnya, dalam tindakan emisi tertentu, partikel cahaya (foton) lahir, terbang ke satu arah atau lainnya.
46. Massa dan momentum foton. Kesatuan sifat sel darah dan gelombang cahaya.
Dengan menggunakan hubungan tersebut, kita memperoleh ekspresi energi, massa, dan momentum foton
Hubungan ini menghubungkan karakteristik kuantum (sel) foton - massa, momentum dan energi - dengan karakteristik gelombang cahaya - frekuensinya.
Cahaya memiliki pada saat yang sama melambai sifat-sifat yang terwujud dalam pola rambat, interferensi, difraksi, polarisasi, dan sel darah, yang memanifestasikan dirinya dalam proses interaksi cahaya dengan materi (emisi, penyerapan, hamburan).
47. Tekanan ringan.
Jika foton mempunyai momentum, maka cahaya yang jatuh pada suatu benda pasti memberikan tekanan padanya.
Biarkan fluks radiasi frekuensi monokromatik jatuh tegak lurus permukaan. Jika N foton jatuh pada 1 m 2 permukaan suatu benda dalam waktu 1 s, maka dengan koefisien refleksi p cahaya, ρ akan dipantulkan dari permukaan benda tersebut. N foton, dan (1-ρ) N foton - akan diserap. Setiap foton yang diserap mentransfer momentum ke permukaan hal γ, dan setiap foton yang dipantulkan adalah -2 hal γ
Tekanan ringan pada permukaan sama dengan impuls yang diteruskan
permukaan dalam foton 1s N
Penerangan energi suatu permukaan (energi semua foton yang terjadi pada suatu satuan permukaan per satuan waktu). Volumetrik
kepadatan energi radiasi: . Dari sini 
Teori gelombang cahaya, berdasarkan persamaan Maxwell, memiliki ekspresi yang sama. Tekanan cahaya dalam teori gelombang dijelaskan oleh fakta bahwa ia dipengaruhi oleh medan listrik
gelombang elektromagnetik, elektron-elektron dalam logam akan bergerak searah (ditunjukkan
dalam gambar) sebaliknya
Medan magnet
Gelombang elektromagnetik bekerja pada elektron yang bergerak dengan gaya Lorentz dengan arah (menurut aturan tangan kiri) tegak lurus permukaan logam. Dengan demikian, gelombang elektromagnetik memberikan tekanan pada permukaan logam.
48. Efek Compton.
Sifat sel cahaya dimanifestasikan dengan jelas dalam efek Compton - hamburan elastis radiasi elektromagnetik gelombang pendek (sinar-X dan -radiasi) pada elektron bebas (atau terikat lemah) suatu zat, disertai dengan peningkatan panjang gelombang. Peningkatan ini tidak bergantung pada panjang gelombang λ kejadian