Внутренний и внешний фотоэффекты

В качестве материалов фотоэлектрических преобразователей используются полупроводники, электрические свойства которых под влиянием света изменяются. Рассмотрим важнейшие свойства и затем некоторые наиболее типичные случаи применения. Ещё в конце прошлого столетия было известно, что электропроводность определённой группы твёрдых материалов может изменяться при облучении их светом. Развитие элементов, использующих фотоэффект, тесно связано с успехами физики полупроводников.

Как схематически показано на рис. 1, при внешнем фотоэффекте электроны за счёт облучения освобождаются с внешней поверхности металлического слоя (например, калия или цезия). В вакуумном или газоразрядном фотоэлементе освобождённые электроны движутся к аноду, фотоэлементы создают фотоЭДС, пропорциональную силе света. При внутреннем фотоэффекте электроны, которые до этого были соединены с атомами кристаллической решётки полупроводника, под влиянием облучения светом освобождаются и движутся в полупроводнике как свободные носители зарядов. В однородных полупроводниках, обладающих п-проводимостью и р-проводимостью, это относится ко всему объёму. В таких полупроводниках можно получить очень сильные уменьшения электрического сопротивления при освещении.

Этот эффект имеет место во всех полупроводниковых материалах. В том числе в химических соединениях групп А²В⁶ и А⁴В⁶. Техническое применение получили фотосопротивления из халькогенидов CdS, CdSe, PbS

	Внешний фотоэффект	Внутренний фотоэффект
			Фотоэффект на запирающем слое
Тип элемента	Фотоэлектронный фотоэлемент.	Фотосопротивление	Фотодиод. Фототранзистор
Действие света	Фотонапряжение	Изменение сопротивления	Фотонапряжение
Материал	Цезий(Cs) Калий(К)	Сульфид кадмия (CdS) Селенид кадмия (CdSe) Сульфид свинца (PbS)	Германий (Ge) Кремний (Si)

Рисунок 1 - Фотоэлектрические элементы

Если в полупроводнике области п-проводимости и р-проводимости граничат между собой (p-n переход), то в зоне перехода возникает запирающий слой. Фотодиоды и фототранзисторы, выполненные по этому принципу, создают при освещении фотоЭДС. В противоположность фотосопротивлениям фоточувствительным в них является только участок, непосредственно примыкающий к запирающему слою, поэтому можно говорить о фотоэффекте в запирающем слое.

В качестве материалов для этих элементов применяются в большинстве случаев Ge, Si.