Bài 31: Hiện Tượng Quang điện Trong

2.1. Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong

a. Chất quang dẫn

• Bán dẫn: 2 loại: loại p và loại n.

• Chất bán dẫn: GE, Si, CdS, PbS,...

⇒ Chất quang dẫn là chất bán dẫn khi không bị chiếu sáng sẽ dẫn điện kém và dẫn điện rất tốt khi được chiếu sáng thích hợp.

b. Hiện tượng quang điện trong

• Định nghĩa: Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng tạo thành các lectron và lỗ trống trong khối chất bán dẫn khi có ánh sáng thích hợp \((\lambda \leq \lambda _0)\) chiếu vào.

2.2. Quang điện trở

• Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. Nó được cấu tạo gồm một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.

• Điện trở của quang điện trở có thể thay đổi từ vài MΩ khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục Ω khi được chiếu ánh sáng thích hợp.

2.3. Pin quang điện

• Pin quang điện là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.

• Hiệu suất của pin quang điện chỉ vào khoảng trên dưới 10%.

• Cấu tạo và hoạt động:

  • Pin có một 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.

  • Giữa bán dẫn loại n và bán dẫn loại p hình thành một lớp tiếp xúc p-n. Lớp này ngăn không cho electron khuếch tán từ n sang p và lỗ trống khuếch tán từ p sang n. Vì vậy, người ta gọi lớp tiếp xúc này là lớp chặn.

  • Khi chiếu ánh sáng có bước sóng ngắn hơn giới hạn quang điện vào lớp kim loại mỏng trên cùng thì ánh sáng sẽ đi xuyên qua lớp này vào lớp loại p, gây ra hiện tượng quang điện trong và giải phóng ra các cặp electron và lỗ trống. Electron dễ dàng qua lớp chặn xuống bán dẫn loại n còn lỗ trong thì bị giữ lại trong lớp p. Kết quả là điện cực kim loại mỏng ở trên sẽ nhiễm điện dương và trở thành điện cực dương của pin, còn đế kim loại ở dưới sẽ nhiễm điện âm và trở thành điện cực âm của pin.

  • Suất điện động của pin quang điện nằm trong khoảng từ 0,5V đến 0,8V.

• Ứng dụng: Pin quang điện được ứng dụng trong: 

  • Nguồn điện ở vùng sâu, vùng xa.

  • Nguồn điện trong máy tính bỏ túi.

  • Nguồn điện ở các tàu vũ trụ,...

  • Ứng dụng trong các máy đo ánh sáng.