Внутрішній фотоефект на відміну від зовнішнього пов'язаний з явищем фотопровідності напівпровідників. Це явище полягає в перерозподілі електронів по енергетичним рівням в конденсованих середовищах (рідинах і твердих тілах) при поглинанні ними світлових квантів (фотонів). Тому на відміну від зовнішнього фотоефекту, який виявляється і вимірюється по току електронів, що виходять з досліджуваної зони назовні, внутрішній фотоефект виявляється зазвичай зі зміни концентрації носіїв струму всередині середовища, тобто виникнення фотопровідності або фото-е.р.с. тут також один фотон призводить до появи одного електрона. Цей ефект, невідчутний в металах, широко використовується в напівпровідниках і діелектриках, де він може бути пов'язаний як з властивостями основного речовини, так і містяться в ньому домішок. У першому випадку при поглинанні фотонів, відповідних власної смузі поглинання речовини в ньому відбуваються переходи електронів з валентної зони провідності. Це призводить до появи додаткових нерівноважних дірок у валентній зоні і таких же додаткових електронів в зоні провідності. Виникає біполярна (n-p) фотопровідність. У другому випадку в результаті поглинання світла на домішкових центрах електрони з домішкових енергетичних рівнів переводяться фотонами в зону провідності, або електрони з валентної зони переходять на домішкові рівні. В результаті виникає моно фотопровідність. Так як імпульс фотона в порівнянні з імпульсом електрона, виконання закону збереження енергії і імпульсу призводить до тему, що переходи електронів з участю тільки одного фотона виявляються можливими лише між станами, в яких імпульс електрона практично один і той же. Однак ця заборона може порушуватися за рахунок взаємодії електронів або дірок тепловими коливаннями іонів кристалічної решітки речовини. Це збільшує число переходів. Дослідження залежності внутрішнього фотоефекту від енергії фотонів дозволяють по їх мінімальної енергії. ще викликає його, визначити «оптичну» величину енергетичних відстаней між рівнями або зонами, між якими досліджуються переходи. При достатній інтенсивності переходів за рахунок фотонів і взаємодії з тепловими коливаннями іонів решітки визначається величина цих енергетичних відстаней зазвичай збігається з її значенням, знайденим з дослідів по термічному збудженню електронів і дірок. Тому величина при власному внутрішньому фотоефекті майже на порядок більше, ніж при домішковому. При досить великий енергії фотона дірки і електрони можуть купувати енергію, достатню для створення нових пар «електрон-дірка». Це явище називається ударною іонізацією. Явище внутрішнього фотоефекту визначає роботу таких приладів як фотосопротивления, фотоелементи із замикаючим шаром, перетворювачі світлової енергії в електричну, фотодіоди і фототріоди і т.д.
У даній роботі застосовується селеновий фотоелемент (рис. 1). Він складається із залізної пластинки круглої форми 1, порита шаром селену 2, на який нанесений тонкий напівпрозорий шар золота 3. Від залізної пластинки і плівки золота (на неї покладено контактна кільце 4) зроблені відводи до затискачів, за допомогою яких фотоелемент включають в електричний ланцюг . В результаті спеціальної обробки частина атомів золота проникає в селен, що володіє доречнийпровідністю, і утворює в ньому шар з електронною провідністю.
На кордоні двох шарів з різним видом провідності створюється p-n перехід.
При освітленості фотоелемента в селен утворюються вільні носії заряду, які під дією електричного поля p-n переходу поділяються: електронні накопичуються в електронному напівпровіднику, а дірки - в дірковому. В результаті на затискачах фотоелемента виникає фотоелектродвіжущая сила.
Якщо фотоелемент підключити до мікроамперметра і висвітлити, то в ланцюзі виникає фотострум. Сила фотоструму залежить від освітленості.
Освітленістю (Е) називається інтенсивність або щільність потоку світлової хвилі. (Щільністю потоку електромагнітного випромінювання називають електромагнітну енергію проходить за 1 секунду через перпендикулярну променям поверхню площею 1 м2).
Прилад (рис.2) являє собою трубу 1. У лівій частині труби знаходиться селеновий фотоелемент, який з'єднаний проводами з двома зажимами. За допомогою рукоятки 3 фотоелемент можна повертати навколо горизонтальної осі на 90 0.
У нижній частині відкидний даху труби укріплена шкала 4 з поділами від 0 до 30 см, причому нульове ділення шкали збігається з площиною чутливого шару фотоелемента.
Труба приладу всередині має кілька захисних ребер і чорну матову забарвлення. Ребра оберігають фотоелемент від відбитого випромінювання, а чорне забарвлення - від світлових відблисків.
Порядок виконання роботи
1. Прилад лабораторний для вивчення законів фотометрії;
2. Мікроамперметр на 100 мкА;
3. Випрямляч лабораторний;
4. Реостат, ключ і з'єднувальні дроти.
1.Підготуйте в зошиті таблицю для запису результатів вимірювань і обчислень.