內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)的區(qū)別

一、內(nèi)光電效應(yīng)：

內(nèi)光電效應(yīng)是光電效應(yīng)的一種，主要由于光量子作用，引發(fā)物質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)變化（比如電阻率改變，這是與外光電效應(yīng)的區(qū)別，外光電效應(yīng)則是逸出電子）。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。

一般情況下，價帶中的電子不會自發(fā)地躍遷到導(dǎo)帶，所以半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不如導(dǎo)體。但如果通過某種方式給價帶中的電子提供能量，就可以將其激發(fā)到導(dǎo)帶中，形成載流子，增加導(dǎo)電性。光照就是一種激勵方式。當(dāng)入射光的能量hν≥Eg （Eg為帶隙間隔）時，價帶中的電子就會吸收光子的能量，躍遷到導(dǎo)帶，而在價帶中留下一個空穴，形成一對可以導(dǎo)電的電子——空穴對。這里的電子并未逸出形成光電子，但顯然存在著由于光照而產(chǎn)生的電效應(yīng)。因此，這種光電效應(yīng)就是一種內(nèi)光電效應(yīng)。從理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，要使價帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，也存在一個入射光的極限能量，即E入=hν0=Eg，其中ν0是低頻限（即極限頻率ν0=Egh）。這個關(guān)系也可以用長波限表示，即λ0=hcEg。入射光的頻率大于ν0或波長小于λ0時，才會發(fā)生電子的帶間躍遷。

二、外光電效應(yīng)：

外光電效應(yīng)是指物質(zhì)吸收光子并激發(fā)出自由電子的行為。

當(dāng)金屬表面在特定的光輻照作用下，金屬會吸收光子并發(fā)射電子，發(fā)射出來的電子叫做光電子。光的波長需小于某一臨界值（相等于光的頻率高于某一臨界值）時方能發(fā)射電子，其臨界值即極限頻率和極限波長。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的波長而非光的強(qiáng)度，這一點(diǎn)無法用光的波動性解釋。還有一點(diǎn)與光的波動性相矛盾，即光電效應(yīng)的瞬時性，按波動性理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面?？墒聦?shí)是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無論強(qiáng)弱，電子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時的，不超過十的負(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位（即光子或光量子）所組成。這種解釋為愛因斯坦所提出。光電效應(yīng)由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，對發(fā)展量子理論及波粒二象性起了根本性的作用。

內(nèi)光電效應(yīng)應(yīng)用

太陽能電池：

PN結(jié)光伏效應(yīng)的一個重要的應(yīng)用，是利用光照射時，PN結(jié)產(chǎn)生的光生電壓制造把太陽光能轉(zhuǎn)化成電能的器件——太陽電池。制造太陽電池的材料主要有硅（Si）、硫化鎘（CdS）和砷化鎵（GaAs）等。現(xiàn)在仍有很多新型高效材料正在研究實(shí)驗(yàn)中。目前，太陽電池的應(yīng)用已十分廣泛。它已成為宇宙飛船、人造衛(wèi)星、空間站的重要長期電源。在其它方面的應(yīng)用也十分普遍。關(guān)于目前國內(nèi)外太陽電池電源設(shè)備應(yīng)用的情形簡介如下：

宇宙開發(fā)——觀測用人造衛(wèi)星、宇宙飛船、通訊用人造衛(wèi)星…

航空運(yùn)輸——飛機(jī)、機(jī)場燈標(biāo)、航空障礙燈、地對空無線電通訊…

氣象觀測——無人氣象站、積雪測量計(jì)、水位觀測計(jì)、地震遙測儀…

航線識別——航標(biāo)燈、浮子障礙燈、燈塔、潮流計(jì)…

通訊設(shè)備——無線電通訊機(jī)、步談機(jī)、電視廣播中繼站…

農(nóng)畜牧業(yè)——電圍欄、水泵、溫室、黑光燈、噴霧器、割膠燈…

公路鐵路——無人信號燈、公路導(dǎo)向板、障礙閃光燈、備急電話…

日常生活——照相機(jī)、手表、野營車、游艇、手提式電視機(jī)、閃光燈

光電探測器：

光電探測器也是對半導(dǎo)體光電效應(yīng)的重要應(yīng)用。光電探測器是指對各種光輻射進(jìn)行接收和探測的器件。其中光敏管（包括各種光敏二極管、光敏三極管和一些光敏晶體管）是此類光電器件的重要組成部分。它與我們高中教材傳感器實(shí)驗(yàn)中研究的光敏電阻都是實(shí)行光電信號轉(zhuǎn)化的裝置。光電探測器在科技、生活、生產(chǎn)和國防建設(shè)中都有著重要的應(yīng)用。例如數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、天文顯微鏡、GPS全球定位系統(tǒng)、氣象衛(wèi)星拍攝的氣象云圖、巡航導(dǎo)彈目標(biāo)定位等等。這些應(yīng)用中最基本的是有一個非常靈敏的光電探測器。