Bạn đang tìm chủ đề => Quang dẫn là gì? Hiện tượng quang điện trong ứng dụng của quang trở và pin quang điện – Vật Lý 12 bài 31…
Ngày nay, hiệu ứng quang điện bên trong đã gần như thay thế hoàn toàn hiện tượng bên ngoài mà các em đã học ở bài trước. Quang điện bên trong được sử dụng trong điện trở quang và tế bào quang điện.
Bạn thấy đấy: Chất quang dẫn sẽ trở thành chất dẫn điện tốt nếu
Quang dẫn, hiệu ứng quang điện là gì? Nêu ứng dụng của quang điện trở và tế bào quang điện trong đời sống? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
1. Quang dẫn và hiện tượng quang điện
Bạn đang xem: Quang Dẫn Là Gì? Ứng dụng của hiện tượng quang điện trong quang điện trở và tế bào quang điện – Vật Lý 12 Bài 31
1. Chất quang dẫn là gì?
Chất quang dẫn là chất dẫn điện kém khi không được chiếu sáng và là chất dẫn điện tốt khi được chiếu sáng thích hợp.
– Một số chất bán dẫn như Ge, Si, PbS, CdS, PbSe là chất quang dẫn.
2. Hiện tượng quang điện là gì?
Hiệu ứng quang điện là hiện tượng các êlectron liên kết được ánh sáng giải phóng dưới dạng êlectron dẫn, còn các lỗ trống được tạo ra để tham gia vào quá trình dẫn điện.
Hiệu ứng quang điện bên trong được sử dụng trong điện trở quang và tế bào quang điện.
2. Điện trở quang
– Điện trở quang là điện trở làm bằng chất quang dẫn, gồm các dây quang dẫn gắn trên một đế cách điện.
– Điện trở của quang trở có thể thay đổi từ vài MΩ trong điều kiện ánh sáng yếu đến vài chục Ω trong điều kiện ánh sáng bình thường.
3. Tế bào quang điện
Tế bào quang điện là nguồn điện hoạt động nhờ năng lượng ánh sáng. Nó chuyển đổi năng lượng ánh sáng trực tiếp thành điện năng.
Hiệu suất của tế bào quang điện chỉ khoảng 10%.
– Cấu tạo và hoạt động:
+ Tế bào có một tấm bán dẫn loại n được phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p ở trên. Trên cùng là một lớp kim loại rất mỏng, và ở dưới cùng là một đế kim loại và những kim loại này đóng vai trò là điện cực.
+ Tạo tiếp giáp pn giữa bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. Lớp này ngăn cản sự khuếch tán của các điện tử từ n sang p và các lỗ trống từ p sang n. Do đó, lớp tiếp xúc này được gọi là lớp cách điện.
+ Khi ánh sáng có bước sóng ngắn hơn giới hạn quang điện chiếu vào lớp kim loại mỏng phía trên thì ánh sáng đi qua lớp này sẽ đi vào phân lớp p gây ra hiệu ứng quang điện và giải phóng các lỗ trống khỏi các cặp êlectron và gây ra hiện tượng êlectron. Các electron dễ dàng đi qua lớp chặn đến chất bán dẫn loại n, trong khi các lỗ trống bị giữ lại trong lớp p. Kết quả là, điện cực kim loại mỏng ở trên tích điện dương và trở thành điện cực dương của pin, trong khi đế kim loại bên dưới tích điện âm và trở thành điện cực âm của pin.
+ Suất điện động của tế bào quang điện trong khoảng 0,5V đến 0,8V.
Tế bào quang điện được sử dụng trong: hỗ trợ điện cho vùng sâu vùng xa, hỗ trợ điện cho máy tính cầm tay, hỗ trợ điện cho tàu vũ trụ và thiết bị đo ánh sáng, v.v.
Bốn. bài tập hiệu ứng quang điện
* Bài 1 trang 162 SGK Vật Lý 12: một dây dẫn quang là gì?
° Giải bài 1 Trang 162 SGK Vật Lý 12:
Chất quang dẫn là chất dẫn điện kém khi không có ánh sáng, nhưng trở thành chất dẫn điện tốt khi tiếp xúc với ánh sáng thích hợp.
* Bài 2 trang 162 SGK Vật Lý 12: Hiệu ứng quang điện trong là gì? Giải thích hiện tượng quang dẫn của vật chất.
° Lời giải bài 2 trang 162 SGK Vật Lý 12:
Hiệu ứng quang điện trong là hiện tượng ánh sáng phá vỡ các êlectron liên kết thành các êlectron dẫn.
Giải thích hiện tượng quang dẫn của vật chất:
+ Khi không được chiếu sáng, các êlectron trong chất quang dẫn ở trạng thái liên kết với các ion ở các nút mạng lưới. Vì không có êlectron tự do nên chất quang dẫn là chất cách điện.
Khi chất quang dẫn được chiếu sáng, mỗi phôtôn của ánh sáng kích thích sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho các electron liên kết. Nếu năng lượng mà êlectron nhận đủ lớn thì êlectron thoát ra khỏi liên kết và trở thành êlectron dẫn. Mặt khác, tất cả các electron liên kết được giải phóng, để lại một lỗ trống. Lỗ này cũng tham gia vào quá trình dẫn điện. Do đó, chất dẫn điện.
* Bài 3 trang 162 SGK Vật Lý 12: Mô tả được cấu tạo và hoạt động của tế bào quang điện.
° Lời giải trang 162 SGK Vật Lý 12 3 trang:
• Cấu trúc tế bào quang điện:
+ Tế bào có một tấm bán dẫn loại n được phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p ở trên. Trên cùng là một lớp kim loại rất mỏng, và ở dưới cùng là một đế kim loại và những kim loại này đóng vai trò là điện cực.
+ Tạo tiếp giáp pn giữa bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. Lớp này ngăn cản sự khuếch tán của các điện tử từ n sang p và các lỗ trống từ p sang n. Do đó, lớp tiếp xúc này được gọi là lớp cách điện.
• Nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện:
Khi ánh sáng chiếu vào bề mặt của lớp p, có rất nhiều electron dẫn trong lớp này. Chúng khuếch tán vào lớp vỏ n ngay lập tức làm cho lớp p trở nên tích điện dương và lớp n chứa thêm electron trở nên tích điện âm.
– Trên lớp p có một lớp kim loại mỏng nối với các điện cực (vừa cho ánh sáng đi qua, vừa dẫn điện). Điện cực này là điện cực dương.
– Đáy lớp n là đế kim loại được dùng làm điện cực âm.
Xem thêm: Bài tập giải sơ đồ Venn, Bài tập giải sơ đồ Venn
– Nối hai điện cực của tế bào quang điện với mạch ngoài trong đó có dòng điện một chiều chạy từ cực dương sang cực âm. Suất điện động của tế bào quang điện nằm trong khoảng 0,5V đến 0,8V.
