[Править]Законы внешнего фотоэффекта

1. Закон Столетова: при неизменном спектральном составе электромагнитных излучений, падающих на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода (иначе: число фотоэлектронов, выбиваемых из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности излучения):  и 

2. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.

3. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота ν₀ света (зависящая от химической природы вещества и состояния поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.

«Красная» грани́ца фотоэффе́кта — минимальная частота   или максимальная длина волны   света, при которой еще возможен внешний фотоэффект, то есть начальная кинетическая энергия фотоэлектронов больше нуля. Частота   зависит только отработы выхода   электрона:

где   — работа выхода для конкретного фотокатода, h — постоянная Планка, а с — скорость света . Работа выхода   зависит от материала фотокатода и состояния его поверхности. Испускание фотоэлектронов начинается сразу же, как только на фотокатодпадает свет с частотой   или с длиной волны  .

27. Внутренний фотоэффект. Работа светодиода.

Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений. Он проявляется в изменении концентрации носителей зарядов в среде и приводит к возникновению фотопроводимости иливентильного фотоэффекта.

Фотопроводимостью называется увеличение электрической проводимости вещества под действием излучения.

Диод – это соединение между собой «положительной» и «отрицательной» пластины полупроводников. На каждой пластинке закреплены электроды.

 

 

Рассмотрим принцип работы диодов. В то время, пока напряжение не воздействует на диод, на месте стыка пластин, заряженные отрицательные и положительные частицы находятся в избытке. При соединении избыточных частиц они образуют «нейтральную» зону, где полностью отсутствуют свободные электроны. Но если к электродам диода подключить источник тока, а точнее к отрицательным частицам – отрицательный полюс источника, а к положительным – положительный, то появиться переизбыток положительных и отрицательных частиц с разных сторон. Эти избыточные частицы пробиваются в «нейтральную» зону, стремясь, друг к другу, а источник тока продолжает поставлять в пластины новые частицы.

 

В процессе соединения положительных и отрицательных частиц пластин происходит ещё один процесс выделения энергии – высвобождение фотонов. Этот процесс называется световое излучение. Цвет светового излучения определяется свойствами материалов, из которых изготовлены пластины полупроводников. Специалисты в области светодиодов уже давно научились комбинировать материалы и получать самые различные цвета.

 

Для концентрирования светового излучения диода в конкретной точке, его запаивают в пластиковую колбу, и помещают туда отражатель, который так же является электродом.

Светодио́д или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED англ. Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона), в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром. В 1923 году, экспериментируя с детектирующим контактом на основе пары «карборунд — стальная проволока», Олег Лосев обнаружил на стыке двух разнородных материалов слабое свечение — электролюминесценцию полупроводникового перехода (в то время понятия "полупроводниковый" ещё не существовало). Открытие было задокументировано, но значения ему не придали и развития оно не получило. Вероятно, первый светодиод, излучающий свет ввидимом диапазоне спектра, был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса группой, которой руководил Ник Холоньяк.

При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Не все полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации. Лучшие излучатели относятся кпрямозонным полупроводникам (то есть таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), типа A^IIIB^V(например, GaAs или InP) и A^IIB^VI (например, ZnSe или CdTe). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).