Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 31: Hiện tượng quang điện trong (Bản đẹp)

HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG 
I. Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong 
	 1. Chất quang dẫn 
	Là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành chất dẫn điện tốt khi bị chiếu sáng thích hợp. 
	 2. Hiện tượng quang điện trong 
	- Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để chúng 
 trở thành các êlectron dẫn đồng thời 	tạo ra các lỗ trống gọi là hiện tượng quang điện trong. 
	- Ứng dụng: quang điện trở và pin quang điện. 
II. Quang điện trở 
 - Là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. 
 - Điện trở có thể thay đổi từ vài M  (khi không được chiếu sáng)  vài chục ( khi được chiếu sáng) . 
 - Cấu tạo: 1 sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện. 
III. Pin quang điện 
	+ Còn gọi là pin mặt trời, là một nguồn điện có tác dụng biến 
đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra ở lớp chuyển tiếp p-n. 
	+ Hiệu suất trên dưới 10% 
1) Chiếu chùm sáng có bước sóng  vào bề mặt một tấm Al có giới hạn quang điện 0,36  m. Hiện tượng quang điện không xảy ra nếu  bằng 
	A. 0,28  m. 	B. 0,30  m. 	C. 0,42  m. 	D. 0,24  m. 
2) Công thoát của electron khỏi đồng là 6,625.10-19 J. Giới hạn quang điện của đồng là 
	A. 0,30  m. 	B. 0,40  m. 	C. 0,60  m. 	D. 0,90  m. 
3) Giới hạn quang điện của đồng là 0,30  m. Tính công thoát cùa electron ra hỏi đồng ra J và eV. Biết 1 eV = 1,6.1o -19J. 
4) Công thoát electron khỏi bạc là 4,77 eV. Giới hạn quang điện của bạc là baon hiêu? 
5) Một nguồn sáng đơn sắc có bước sóng 0,30  m. Công suất của nguồn 
là 25 W. 
	a/ Tính phôtôn mà nguồn sang 1phát ra trong 1 s. 
	b/ Dùng nguồn sáng này chiếu sang tấm kẽm có giới hạn đỏ là 	0,35  m. Cho electron dùng toàn bộ 	năng lượng của phôtôn mà nó 
	hấp thu vào hai việc là giải phóng nó khỏi kim loại, phần còn lại 
	hòan toàn biến thành động năng của nó. Xác định lượng năng 	lượng này. 
6) Giới hạn quang điện của đồng là 0,30  m. 
	a/ Tính công thoát của electron khỏi đồng( theo đơn vị eV ). 
	b/ Chiếu vào mặt tấm đồng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,2  m. 	Tính tốc độ ban đầu của quang electron khi ra khỏi tấm đồng? 
1. Cấu tạo : 
	a. Pin có 1 tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng 
 bán dẫn loại p, trên cùng là một lớp kim loại rất mỏng. Dưới cùng là một đế kim loại. Các kim loại này đóng vai trò các điện cực trơ. 
	b. Giữa p và n hình thành một lớp tiếp xúc p-n. Lớp này ngăn 
 không cho e khuyếch tán từ n sang p và lỗ trống khuếch tán từ p sang n  gọi là lớp chặn . 
	c. Khi chiếu ánh sáng có    0 sẽ gây ra hiện tượng quang 
 điện trong. Êlectron đi qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại Điện cực kim loại mỏng ở trên nhiễm điện (+)  điện cực (+), còn đế kim loại nhiễm điện (-)  điện cực (-). 
	Suất điện động của pin quang điện từ 0,5V  0,8V . 
2. Ứng dụng 
Thủy tinh 
Lớp bán dẫn( PbS hay CdS ) 
 G 
R 
Lớp bán dẫn n 
Lớp bán dẫn p 
 G 
R 
 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 
---------------------------------------------- 
+ 
e - 
e - 
+ 
Lớp chuyển tiếp có điện trở lớn 
Mô phỏng sự hình thành của lớp chuyển tiếp p-n và họat động  quang trở 
e - 
+ 
n 
p 
+ 
- 
 G 
+ 
- 
p 
n 
nghèo 
p 
n 
Phân cực thuận 
p 
n 
Phân cực nghịch 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Tinh thể Si không dẫnđiện khi nhiệt độ thấp. 
Tinh thể Si dẫn điệnkhi nhiệt độ cao. 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
As 
Electron dẫn 
Bán dẫn loại n 
hạt tải điện chủ yếu là electron 
Si 
Độ dẫn điện của bándẫn tạp chất lớn hơnđộ bán dẫn tinh khiết hàng vạn lần. 
So sánh độ dẫn điện củabán dẫn tạp chất độ bándẫn tinh khiết. 
Đây là bán dẫn loại gì? 
hạt tải điện chủ yếu là hạt nào? 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại p 
hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống 
Lỗ trống 
B 
Đây là bán dẫn loại gì? 
hạt tải điện chủ yếu là hạt nào? 
~ 
p 
n 
A 
K 
Đ3 
Đ4 
Đ1 
Đ2 
R 
A 
B 
C 
D 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
As 
Êlectron tự do. 
Mỗi nguyên tử Ascho tinh thể Si mộtêlectron dẫn. 
B 
Bán dẫn đôno 
Nguyên tử Blấy bớt tinh thể Si mộtêlectron trở thành B - và sinh ra một lỗ trống. 
Lỗ trống. 
Bán dẫn axepto