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传感器应用技术项目八基于光电式传感器倒车雷达的设计与制作光电效应1.引入1860年英国物理学家麦克斯韦建立了电磁理论，认识到光是一种电磁波，光的波动学说有效地证明了光的反射、折射、干涉、衍射等现象。1900年德国物理学家普朗克提出了量子学说，他认为任何物质反射或吸收的能量是一个最小能量单位（量子）的整数倍。1905年德国物理学家爱因斯坦用光量子学说解释了光电发射效应，并因此而获得1921年诺贝尔物理学奖。1.引入2.光电效应—定义、分类用光照射某一物体，可以看做物体受到一连串光子所袭击，组成这种物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。1、外光电效应2、内光电效应3、光生伏特效应2.光电效应—外光电效应外光电效应：

在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。

当物体在光线照射作用下，一个电子吸收了一个光子的能量后，其中的一部分能量消耗于电子由物体内逸出表面时所做的溢出功，另一部分则转化为逸出电子的动能。

根据能量守恒定律可得：h

=mv02/2+A0

式中，m—电子质量；v0—逸出电子的初速度；

A0—电子溢出物体表面所需的功（或物体表面束缚能）。这也是著名的爱因斯坦光电方程式，它阐明了光电效应的基本规律。2.光电效应—内光电效应内光电效应：在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应。用光照射半导体时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度Eg，则禁带中的电子吸收一个光子就足以跃迁到导带，使被激发出来的电子成为一个自由电子，同时也产生一个空穴，从而增强了材料的导电性能，使材料的电阻值降低。一般来说，照射的光线愈强，阻值变得愈低，半导体材料的导电能力愈强。光照停止后，自由电子与空穴逐渐复合，电阻值又恢复到原值。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。2.光电效应—光生伏特效应光生伏特效应：在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。1）势垒光电效应。以PN结为例，当光照射PN结时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度Eg，则使价带的电子跃迁为导带，产生自由电子-空穴对。在PN结阻挡层内电场的作用下，被激发的电子移向N区的外侧，被激发的空穴移向P区的外侧，从而使P区带正电，N区带负电，形成光电动势。2.光电效应—光生伏特效应光生伏特效应：2）侧向光电效应。当半导体光电器件受光照不均匀时，有载流子浓度梯度将会产生侧向光电效应。当光照部分吸收入射光子的能量产生电子空穴对时，光照部分载流子浓度比未受光照部分的载流子浓度大，就出现了载流子浓度梯度，因而载流子就要扩散。如果电子迁移率比空穴大，那么空穴的扩散不明显，则电子向未被光照部分扩散，就造成光照射

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