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光電効果

光電効果 とは、物質が光を受けたとき 光の粒子が金属表面から電子をたたき出す現象で 光の粒子性による現象である。 これを コンプトン効果といい、 内部光電効果と比較して、 外部光電果効 という。

図 3.43: 光電効果の考え方
\includegraphics[scale=0.8]{Figs/Photo-Effect}

3.43の左の図に示すように 放出される電子数は入射したある波長以上の光の強さに比例し、 その電子の持つエネルギーは入射光のエネルギーに比例する。 電極に掛ける電圧を減じて行くと電子を放出する電位が一定であることがわかり、 強い光でも弱い光でも同じ電位であるが、 光の強弱は放出電子の量(光電流)に比例する。 一方、図3.43の 右の図のように入射光の波数(振動数)$\nu$を大きくして行くと 物質A ではある波数$\nu_0$ を超えるまでは電子は放出されず、 波数が多くなると、 光電方程式$K = h\nu - W$にしたがって、 縦軸が示す電子の持つエネルギーが増加する。

光電効果が起る最小のエネルギーでは飛び出して行く電子のエネルギーがゼロ ということであるので、

\begin{displaymath}
W=h \nu_{min} = e\phi
\end{displaymath} (3.28)

であり、ここで、$W:$ エネルギー、 $\phi:$仕事関数$\nu_{min}:$光の最小振動数 $=c/\lambda$$h:$プランクの定数 、 $e:$ 電子の電荷 である。 主要な物質の仕事関数は表3.12に示す。

物質の価電子帯の電子に 光のエネルギーを与えると伝導帯に移り、 電気伝導度が高くなる現象も光電効果といい、 内部光電効果として区別する。



Ken Kishimoto 2014-06-02