Номер 6, страница 160 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

6. Объясните явление внутреннего фотоэффекта.

6. Объясните явление внутреннего фотоэффекта.

Внутренний фотоэффект — это физическое явление, наблюдаемое в полупроводниках и диэлектриках, при котором под действием света (фотонов) происходит увеличение их электропроводности. В отличие от внешнего фотоэффекта, электроны при этом не покидают пределы вещества.

Механизм явления заключается в следующем:
1. В полупроводниках электроны могут находиться либо в валентной зоне, где они связаны с атомами и не участвуют в проводимости, либо в зоне проводимости, где они становятся свободными носителями заряда. Между этими зонами находится запрещенная зона — область энергий, которыми электроны обладать не могут.
2. Фотон света, падающий на полупроводник, поглощается им, если его энергия $E_{фотона}$ больше или равна ширине запрещенной зоны $E_g$. Это условие записывается как: $h\nu \ge E_g$, где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота света.
3. Поглотив энергию фотона, электрон из валентной зоны переходит в зону проводимости, становясь свободным электроном.
4. На месте ушедшего электрона в валентной зоне образуется вакантное место с эффективным положительным зарядом, которое называется "дыркой". Дырка также может перемещаться по кристаллу, внося вклад в электропроводность.

Таким образом, в результате поглощения одного фотона в веществе образуется пара свободных носителей заряда: электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне. Увеличение концентрации свободных носителей заряда приводит к увеличению электропроводности вещества. Это свойство называется фотопроводимостью.
Явление внутреннего фотоэффекта лежит в основе работы фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и солнечных элементов.

Ответ: Внутренний фотоэффект — это явление поглощения света в полупроводнике или диэлектрике, в результате которого энергия фотонов вызывает переход электронов из связанного состояния (валентная зона) в свободное (зона проводимости) внутри самого вещества. Это приводит к появлению дополнительных носителей заряда (электронов и дырок) и, как следствие, к увеличению электропроводности материала (фотопроводимости).