Внешний фотоэффект

Известны следующие виды эмиссии электронов твердыми телами термоэлектронная автоэлектронная (или электростатическая) фотоэлектронная (или внешний фотоэффект) вторичная, возникающая при бомбардировке твердого тела тяжелыми частицами (атомами, ионами) или потоком первичных электронов. [c.61]

В отличие от рассмотренного выше внешнего фотоэффекта, при котором под действием света электроны выходят из исследуемой среды наружу, для полупроводников более характерны два других фотоэлектрических явления внутренний и вентильный фотоэффекты. [c.346]

Фотоэлемент с внешним фотоэффектом — см. фотоэлемент электровакуумный. [c.164]

История создания фотоэлементов насчитывает уже более 100 лет. Первый фотоэлемент, основанный на внутреннем фотоэффекте и использующий явление фотопроводимости, был построен в 1875 г., первый же вакуумный фотоэлемент, основанный на внешнем фото-Э1 )фекте, был построен в 1889 г. Промышленное производство вакуумных фотоэлементов в Советском Союзе было организовано П. В. Тимофеевым в 1930 г. Интересно отметить, что фотоэлементы, использующие внешний фотоэффект, раньше приобрели широкое развитие, хотя внутренний фотоэффект был открыт по крайней мере на 50 лет раньше. Только в сороковых годах нашего столетия благодаря бурному развитию физики полупроводников и деталь- [c.649]

Внешний фотоэффект заключается в испускании поверхностью металлов электронов во внешнее пространство (вакуум или газ) под действием падающего на эту поверхность потока световой энергии. Внутренним фотоэффектом называется изменение электрической проводимости некоторых кристаллических тел (полупроводников) вследствие появления под действием потока световой энергии внутри этих тел добавочных электронов проводимости. Фотогальванический эффект — это возникновение тока на границе между полупроводником и металлом, когда электроны покидают пределы тела, проходя через поверхность раздела в другое твердое тело (полупроводник) пли жидкость (электролит) под действием световой энергии без участия посторонней электродвижущей силы. [c.156]

Объяснение распределения энергии в спектре равновесного теплового излучения и явления внешнего фотоэффекта было дано на основе допущения, что свет испускается и поглощается отдельными квантами. Эйнштейн пошел дальше, выдвинув гипотезу, что свет и распространяется в виде отдельных квантов — фотонов. [c.162]

Как уже отмечалось, кро.ме внешнего фотоэффекта, называемого также фотоэлектронной эмиссией, существуют внутренний фотоэффект и фотогальванический эффект. Коротко рассмотрим эти два фотоэлектрических явления. [c.168]

Вольт-амперная характеристика внутреннего фотоэффекта при постоянном световом потоке в отличие от внешнего фотоэффекта не обладает током насыщения (рис. 26.12). Величина фототока пропорциональна приложенному напряжению. [c.168]

Можно показать, что в фотоприемниках с внешним фотоэффектом тепловой и дробовой шумы являются ос- [c.177]

Общие замечания 155 7.2. Внешний фотоэффект 159 7.3. Внутренний фотоэффект (фотопроводимость) 173 7.4. Внутренний фотоэффект [c.127]

Два вида фотоэффекта. Различают внешний фотоэффект и внутренний фотоэффект. [c.155]

При внешнем фотоэффекте электрон, поглотив фотон, покидает вещество, становится свободным. Возможна, однако, иная ситуация, когда, поглотив фотон, электрон остается в веществе, переходя на более высокие энергетические уровни. В этом случае говорят о внутреннем фотоэффекте. Он наблюдается в полупроводниках и диэлектриках. [c.156]

Закономерности внешнего фотоэффекта были объяснены в 1905 г, Эйнштейном на основе квантовых представлений. Мы уже говорили об этом в 2.3. Заметим, что в уравнении Эйнштейна (2.3.8) под энергией следует понимать мак- [c.159]

Итак, для внешнего фотоэффекта в металле недостаточно выполнения неравенства ) со>Лп. Необходимо, чтобы выполнялось условие [c.163]

Особенности внешнего фотоэффекта в полупроводниках. [c.164]

Как показал И. Е. Тамм, вблизи поверхности кристаллического образца возникают дополнительные энергетические уровни, обусловленные нарушением трансляционной симметрии кристаллической решетки вследствие ее обрыва поверхностные состояния или, иначе, уровни Там-ма). В полупроводнике эти состояния локализуются внутри запрещенной зоны. Они могут либо отдавать, либо принимать электроны, в результате чего на поверхности полупроводника образуется заряд того или иного знака, приводящий к изгибу энергетических зон в приповерхностном слое. Если полупроводник содержит донорные примеси (п-полупроводник), то в этом случае электроны будут переходить от примесей на поверхностные уровни в результате поверхность полупроводника зарядится отрицательно, а внутри полупроводника вблизи его поверхности возникнет положительный объемный заряд. Это приводит к изгибу зон, показанному на рис. 7.5, б. Изгиб происходит в пределах слоя толщиной обычно не более 10 м значительная же часть фотоэлектронов зарождается глубже — на расстояниях примерно до 10 —10 м от поверхности. Для таких электронов энергия электронного сродства х и соответственно порог фотоэффекта W увеличиваются на некоторую величину ЬЕ (см. рисунок). Более интересен в практическом отношении случай, когда полупроводник содержит акцепторные примеси (р-полупроводник). В нем электроны будут переходить с поверхностных уровней на примеси, поверхность будет заряжаться положительно, изгиб зон будет иметь вид, показанный на рис. 7.5, в. В данном случае благодаря изгибу зон происходит снижение порога внешнего фотоэффекта. [c.166]

Чем определяется вероятность внешнего фотоэффекта Все приведенные выше замечания носят сугубо качественный характер. Они объясняют в общих чертах закономерности фотоэлектронной эмиссии, но, разумеется, не позволяют оценить вероятность процесса, его квантовый выход. Для этого пришлось бы обратиться к квантовой электродинамике и квантовой теории твердого тела и рассмотреть весьма сложную задачу, требующую учета многих факторов. [c.168]

Средняя глубина выхода фотоэлектронов. Для внешнего фотоэффекта одинаково важно как получение электроном от фотона энергии, превышающей пороговую, так и сохранение полученной энергии при движении электрона к поверхности тела. О первой стороне фотоэффекта мы уже говорили остановимся теперь па его второй стороне. [c.169]

Многофотонный внешний фотоэффект применяется для исследования зонной структуры металлов и диэлектриков, свойств их поверхностей. Вероятность многофотонного фотоэффекта зависит от степени когерентности излучения. Это позволяет применять данный эффект для изучения когерентных свойств оптического излучения. [c.230]

В этом состоит физическое содержание внешнего фотоэффекта, который обычно называют просто фотоэффектом. [c.18]

Экспериментальные закономерности, выраженные графиками на рис. 4-7, можно сформулировать в виде законов внешнего фотоэффекта [c.20]

Благодаря этому электроны в металле начинают раскачиваться , амплитуда их вынужденных колебаний возрастает. При достижении достаточно большой энергии электрон покидает катод, т. е. происходит внешний фотоэффект. Однако объяснить количественные закономерности фотоэффекта оказалось невозможно. Амплитуда вынужденных колебаний электрона в волновой картине излучения пропорциональна амплитуде колебаний вектора напряженности электрического поля падающей на катод электромагнитной волны. Плотность светового потока энергии прямо пропорциональна квадрату амплитуды колебаний напряженности электрического поля волны. Следовательно, максимальная скорость покидающих катод фотоэлектронов должна увеличиваться с возрастанием плотности светового потока энергии. В действительности же скорость фотоэлектронов не зависит от нее. Не согласуется также с волновыми представлениями очень малое время запаздывания в фотоэффекте. Время запаздывания, которое дают расчеты, оказывается во много раз большим экспериментальной верхней оценки времени запаздывания. Наличие граничной частоты [c.21]

Фотоэмиссия. При поглощении эмиттером светового излучения могут появиться электроны настолько большой энергии, что некоторые из них преодолевают барьер и оказываются эмитти-рованными. Это явление известно под названием внешнего фотоэффекта. Для металлов условие возникновения фотоэмиссии (закон Энштейна) имеет вид [c.66]

Фотопроводимость. Внутренний фотоэффект, или фотопроводимость, — это явление возникновения внутри полупроводника избыточных носителей тока под действием освещения. В простейшем случае собственного полупроводника излучение возбуждает валентные электроны в зоне проводимости, где они находятся в свободном состоянии и могут участвовать в процессе переноса заряда. Вклад в прО Зодимость дают также возникаюш,ие в валентной зоне дырки. В примесном полупроводнике -типа кроме собственного фотоэффекта возможно еще возбуждение электронов из связанных состояний на донорных центрах в зону проводимости. Аналогичным образом в полупроводниках р-типа возможно возбуждение электронов из валентной зоны на акцепторные уровни, создавая тем самым подвижные дырки. Характерно, что в обоих случаях" примесной фотопроводимости в кристалле генерируются свободные носители только одного знака. Так же, как и внешний фотоэффект, фотопроводимость проявляется в однородном материале в присутствии внешнего электрического поля. [c.346]

Простейшим прибором, работающим иа основе пспользования фотоэффекта, явл гется вакуумный фотоэлемент. Вакуумный фотоэлемент состоит из стеклянной колбы, снабженной двумя электрическими выводами. Внутренняя поверхность колбы частично покрыта тонким слоем металла. Это покрытие служит катодом фотоэлемента. В центре баллона расположен анод. Выводы катода и анода подключаются к источнику постоянного напряжения. При освещении катода с его поверхности вырываются электроны. Этот процесс называется внешним фотоэффектом. Электроны движутся под действием электрического поля к аноду. Б цепи фотоэлемента возникает электрический ток, сила тока пропорциональна мощности светового излучения. Таким образом фотоэлемент преобразует энергию светового излучения в энергию электрического тока. [c.304]

Огромное разнообразие задач, решаемых с помощью фотоэлементов, вызвало к жизни чрезвычайно большое разнообразие типов фотоэлементов с различными техническими характеристиками. Выбор оптимального типа фотоэлементов для решения каждой конкретной задачи основывается на знании этих характеристик. Для фотоэлементов с внешним фотоэффектом (вакуумных фотоэле-.. ментов) необходимо знание следующих характеристик рабочая область спектра относительная характеристика спектральной чувствительности (она строится как зависимость от длины волны падающего света безразмерной величины отношения спектральной чувствительности при монохроматическом освещении к чувствительности в максимуме этой характеристики) интегральная чувствительность (она определяется при освещении фотоэлемента стандартным источником света) величина квантового выхода (процентное отношение числа эмиттированных фотоэлектронов к числу падающих на фотокатод фотонов) инерционность (для вакуумных фотоэлементов она определяется обычно через время пролета электронов от фотокатода к аноду). Важным параметром служит также темновой ток фотоэлемента, который складывается из термоэмиссии фотокатода при комнатной температуре и тока утечки. [c.650]

Большим преимуществом всех приемников света, использующих внешний фотоэффект, является то обстоятельство, что их фототок не изменяется при изменении нагрузки. Это означает, что при малых значениях фототока можно применить практически сколь угодно большое сопротивление нагрузки и тем самым достичь значения падения напряжения на нем, достаточно удобного для регистрации и усиления. С другой стороны, заменяя сопротивление на емкость, можно, измеряя напряжение на этой емкости, получать величину, пропорциональную усредненной величине светового потока за заданный интервал времени. Последнее чрезвычайно важно в тех случаях, когда необходимо измерить световой поток от нестабильного источника света — ситуация, типичная для спектроаиалитиче-ских измерений. [c.651]

Этим видам фотоэффекта соответствуют три основные группы фотоэлементов — приборов, превращающих световую энергию в энергию электрического тока фотоэлементы с внешним фотоэффектом (вакуумные и газонаполненные) фотоэлементы с внутренним фотоэффектом (фотосопротивления или фоторезисторы) фотоэлементы с запирающим слоем (вентильные или нолуиронодниковые). [c.156]

Внешним фотоэффектом или, иначе, фотоэлектронной эмиссией называют испускание электронов веществом, про-исходяш,ее под действием электромагнитного излучения. Длина волны излучения должна находиться в диапазоне значений примерно от 10 до 10 м этот диапазон включает в себя оптическое излучение (без инфракрасной части спектра) и рентгеновское излучение. Энергия фотона в указанном диапазоне изменяется от 1 до 10 эВ (1 эВ = 1,6-Ю" Дж). Вещество может находиться в разных агрегатных состояниях — твердом, жидком, газообразном. В последнем случае используют термин фотоионизадия газа . Наиболее интересен в практическом отношении внеш- [c.155]

Итак, необходимым условием фотоэффекта является связанность электрона. Связь электрона в атоме характеризуется энергией ионизации атома, в твердом теле — работой выхода. Для наблюдения внешнего фотоэффекта надо, чтобы энергия фотона была больше энергии ионизации или работы выхода. Однако она не должна становиться чрезмерно большой при энергиях фотонов, измеряемых десятками и сотнями тысяч электрон-вольт, вероятность фотоэг1х1зекта быстро спадает по мере дальнейшего увеличения энергии фотона. [c.157]

Исследования внешнего фотоэффекта. Впервые внешний фотоэффект наблюдал в 1887 г. Г. Герц. Он обнаружил, что гфоскакивание искры между электродами разрядника заметно облегчается, когда электроды освещаются ультрафиолетовым светом. Обстоятельные экспериментальные исследования фотоэффекта выполнили в 1888—1889 гг. А. Г. Столетов и в 1899—1902 гг. немецкий физик Ф. Ле-нард. Последний показал, что освобождаемые светом отрицательные заряды являются электронами и что их энергия пропорциональна частоте света и не зависит от интенсивности света. [c.159]

Основные закономерности внешнего фотоэффекта. Экспериментально установлены три основные закономерности внешнего фотоэффекта, справедливые для любого материала фотоэмиттера 1) количество электронов, испускаемых в единицу времени (сила фототока в режиме насыщения), пропорционально интенсивности света закон Столетова)-, 2) для каждого вещества при определенном состоянии его поверхности существует красная граница спектра излучения о. за которой (при (oфотоэлектронная эмиссия не наблюдается 3) максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно растет с частотой света и не зависит от его интенсивности (закон Эйнштейна). [c.161]

Однако указанное возрастание Y не может происходить неограниченно. Когда энергия фотона, постепенно увеличиваясь, достигнет значения для данного металла, наступит своеобразное насьвдение — теперь все электроны в зоне проводимости могут, в принципе, участвовать во внешнем фотоэффекте, так что дополнительное увеличение энергии фотона уже не приводит к возрастанию числа электронов, которые могут покинуть металл. В рассматриваемой ситуации зависимость У(1га>) начинает определяться другими факторами, которые п обусловливают некоторое уменьшение У по мере дальнейшего роста 1ш. К таким факторам относится, в частности, изменение с частотой коэффициента отражения света металлом и степени прозрачности металла, а также увеличение с частотой вероятности поглощения фотонов электронами, находящимися на более глубоких энергетических уровнях. [c.164]

Рассматриваемая задача становится еще более сложной, если существенно увеличить частоту или интенсивность света. До сих пор мы полагали (хотя это и не оговаривалось), что при поглощении одного фотона может появиться не более одного фотоэлектрона и что один электрон может поглотить не более одного фотона. Иными словами, мы рассматривали одноэлектронный и однофотонный внешний фотоэффект. Однако при достаточно большой частоте света возможно испускание телом двух (и более) электронов, приходящихся на один поглощенный фотон (многоэлектронный фотоэффект). Поглотив фотон большой энергии, электрон может передать часть энергии другим электронам и тем самым обеспечить их участие в фотоэмиссии в результате и наблюдается многоэлектронный фотоэ4)фект. При достаточно высокой интенсивности света возможно поглощение электроном сразу двух (и более) фотонов это есть многофотонный фотоэ1 х )ект. [c.169]

Многофотонный внешний фотоэффект. К явлению многофотонной ионизации атомов тесно примыкает многофотон- [c.228]

Фотоэффект — освобождение электронов, находящихся в веществе в связащюм состоянии, под действием коротковолнового электромагнитного излуче-1шя. Различают внешний и внутренний фотоэффект. Внешним фотоэффектом называют испускание электронов в вакууме или 1шую среду из твердых тел (металлов, полупроводников, диэлектриков) под действием излучения. Внутренним фотоэффектом называют вызванные электромагнитным излучением квантовые переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате этого увеличивается электрическая проводимость тела. [c.230]

Открытие фотоэффекта. При генерации электромагнитных волн посредством возбуждения электрических колебаний в открытом контуре с разрядником Г. Герц обнаружил (1887), что длина искры между металлическими электродами разрядника увеличивается, если катод освещается ультрафиолетовым светом. Другими словами, падающий на металлический катод ультрафиолетовый свет облегчает проскакивание искры между катодом и анодом. Это наблюдение положило начало экспериментальным работам В. Гальвакса, А. Столетова, П. Ленар-да и др., в которых была выяснена физическая сущность наблюдаемого явления и установлены его основные количественные характеристики. Само явление получило название внешнего фотоэффекта. [c.18]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...