基本介紹
- 中文名：光致效應
- 外文名：optical effect
- 學科：光學
- 領域：光電材料特性
- 套用：癌症靶向治療
- 主要分類：光電效應和熱電效應
光電效應,熱電效應,光致效應套用,光電效應套用,熱電效應套用,
光電效應
當光照射到物體上使物體發射電子、或電導率發生變化、或產生光電動勢等，這種因光照而引起物體電學特性的改變統稱為光電效應。
光電效應分為兩大類：
內光電效應，物質受到光照後所產生的光電子只在物質內部運動而不會逸出物質外部的現象，這種現象多發生於半導體內，內光電效應又可分為光電導效應和光生伏特效應。
外光電效應，物質受到光照後向外發射電子的現象，光電子發射效應就屬於這一類，多發生於金屬和金屬氧化物。
光電導效應
光電導效應是指半導體受光照射後，其內部產生光生載流子，使半導體中載流子數顯著增加而電阻減小的現象。分為本徵光電導效應和非本徵（雜質）光電導效應。對於非本徵光電導效應，它是入射光輻射激發非本徵半導體中雜質能級上的束縛態電子或空穴而產生光生載流子，使電導率發生變化。
光電導效應的弛豫現象
光電導效應的弛豫現象就是光輻射入射到本徵或非本徵半導體材料上，開始時隨著時間的增加光生載流子逐漸增多，經過一定時間後，載流子濃度才逐漸趨於一穩定值。此後，若突然遮斷入射的光輻射，光生載流子並不立即下降到照射前的水平，而是經過一定時間才趨於照射前的水平，這一現象就叫光電導效應的弛豫現象。
光生伏特效應
光生伏特效應是指光照射在半導體PN結或金屬-半導體接觸上時，會在PN結或金屬-半導體接觸的兩側產生光電動勢的現象。發生在不同半導體形成的PN結、PIN結、金屬和半導體的肖特基勢壘以及異質勢壘等。
光電子發射效應
在頻率為u的光輻射作用下，處於真空或其他介質中的物質吸收光子能量後，其動能增加，在向表面運動的電子中有一部分電子能量較大，除在途中由於與晶格或其他電子碰撞而損失部分能量外，尚有足夠的能量足以克服物質表面的逸出功WF，穿出表面進入真空或其他介質中，這一現象就叫光電子發射效應。具有光電子發射效應的材料叫光電子發射體。
光磁電效應
將半導體樣品置於磁場中，磁場方向與光輻射方向和樣品上兩電極連線垂直，能量足夠的光子垂直入射到半導體樣品上，通過本徵吸收而產生電子-空穴對。由於材料的吸收作用，光強隨著進入材料的深度呈指數規律下降，所以在半導體樣品內形成光生載流子濃度梯度，於是光生載流子將從濃度大的表面向濃度小的體內擴散，在擴散過程中光生載流子切割磁力線，由於帶相反電荷的電子和空穴朝相同的方向運動以及磁場產生的洛侖茲力的作用，電子和空穴分別向樣品的兩端偏轉，於是在樣品兩端產生累積電荷，從而建立起一個電場，由於這個電場是光和磁同時作用產生的，故稱為光磁電效應。
光子牽引效應
由於光子具有動量，在半導體中傳播的光子與材料中的自由載流子碰撞發生動量傳遞，載流子從光子那裡獲得動量，受到有效的推動。在開路條件下，半導體樣品內將建立一個縱向電場以阻止載流子的運動，半導體樣品兩端便產生一個電壓。這種現象就叫光子牽引效應。由於這一效應不涉及載流子的產生複合過程，所以回響速度快。
熱電效應
物質的某些特性隨著入射光輻射的加熱作用所引起的溫度變化而變化的現象，叫熱電效應。包括溫差電效應、測輻射熱計效應、熱釋電效應等。
溫差電效應
當由兩種不同材料製成的兩個結點出現溫差時，在該兩點間就有電動勢產生，通過這兩點的閉合迴路中就有電流流過，這個現象就叫溫差電效應。
測輻射熱計效應
入射光輻射的加熱作用引起材料電阻率變化的現象稱為測輻射熱計效應。用電阻溫度係數TCR來表示材料電阻與溫度的關係。TCR與材料的種類和溫度有關，它是描述測輻射熱計材料的電阻值對溫度變化靈敏程度的基本參數。
熱釋電效應
某些物質吸收光輻射後將其轉換成熱量，這個熱量使晶體的溫度升高，溫度的變化又改變了晶體內晶格的間距，這就引起在居里溫度以下存在的自發極化強度的變化，從而在晶體的特定方向上引起表面電荷的變化，這就是熱釋電效應。
光致效應套用
光電效應套用
光敏管
光敏管包括光電管、光電倍增管和像管三類。光電管和光電倍增管都是輻射光的接收器件，完成光信號轉變成電信號的功能。光電管廣泛套用於光電轉換裝置，如傳真機、電影放映機、錄音機、VCD,DVD等設備中。光電倍增管用於電影放映機的還聲系統，像管用於攝像機。
光敏電阻器
光敏電阻器是一種電導率隨吸收的光量子多少而變化的電子元件。當某種物質受到光的照射時，載流子濃度增加，從而增加了電導率，這就是光電導效應。這種附加的電導叫光電導。根據光敏電阻器的光譜特性，光敏電阻器可分為以下幾類:紫外光敏電阻器，用於探測紫外線;可見光敏電阻器，主要用於自動控制、光電跟蹤以及照相機的自動曝光等場合;紅外光敏電阻器，主要用於飛彈制導、光報警裝置、人體病變探測、紅外通信等工作中。
光敏二極體、三極體
矽光敏管有矽光敏二極體、矽光敏三極體兩類。矽光敏管的基本結構是PN結，當矽光敏二極體不受光照時，通過PN結的僅是由環境溫度產生的微小暗電流及加反向偏壓所產生的電流；只有受到光照時，光的能量變成電能，才產生光電流。在光敏三極體中，光信號從基極輸入，且可以通過調節偏置得到所需要的工作狀態和放大特性。
光電耦合器
光電耦合器是以光為媒介、用來傳輸電信號的器件。通常是把發光器(可見光LED或紅外光LED)與受光器(光電半導體管)封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光器發出光線，受光器接收光照後就產生光電流，由輸出端引出，從而實現了“電一光一電”的轉換。光電耦合器主要用於穩壓電源、光電開關、限幅器及各種邏輯電路中用以代替繼電器等裝置。
太陽能電池
矽太陽能電池是將太陽能直接轉換成電能的一種半導體器件。矽光電池等效於一個PN結，在光照條件下PN結兩端能產生電動勢，接上負載後就形成電流。矽太陽能電源系統利用的是取之不盡的太陽能。矽光電池可組成太陽能手錶、太陽能計算器。它還被廣泛用於人造衛星、通信系統、電視機、收錄機、照明等其他領域。
熱電效應套用
溫度感測器
溫度是表征物體冷熱程度的物理量。在很多的情況下我們需要知道一個物體的溫度，如在工業中煉鐵，要知道爐中的溫度則並非易事這使我們對溫度計提出了新的要求，即能在高溫下工作。而在釀酒的過程中則對溫度計的精度提出了更高的要求。生產生活中的需要，促進了新型溫度計的誕生—溫度感測器。溫度感測器與傳統的溫度計相比有很多的優點，其種類很多，採用的物理學原理也不盡相同，如熱敏電阻溫度感測器以其具有測溫度精度高、測溫範圍寬等特點，使其在生產生活中的套用日趨廣泛。
熱電製冷
隨著技術的發展，對熱電技術的利用成為現階段的研究核心，進一步提高效率則是熱電技術實際套用的重點。熱電冷卻器(Thermoelectric,TE)在針對特定目標的冷卻方法方面具有一定的優勢，熱電模組可以解決諸如低溫熱處理適度性和熱管理難題。TE產品在航空航天、生物、醫學、工業及商業等領域的具體套用越來越多。在建築研究領域，對相關技術的研究也正在進行。熱電熱泵裝置產品的關鍵設備構成簡單，沒有活動部件，不使用溫室氣體，能夠在其他許多套用中利用低品位餘熱，這些特點對於熱電熱泵裝置在建築節能方面具有重大的現實意義。
