Giáo án Vật lý Khối 12 - Chương VI: Lượng tử ánh sáng - Bài 31: Hiện tượng quang điện trong

Tiết: 0	HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG
MỤC TIÊU
Kiến thức:
Trả lời được các câu hỏi: Tính quang dẫn là gì?
Nêu được định nghĩa về hiện tượng quang điện trong và vận dụng để giải thích được hiện tượng quang dẫn.
Trình bày được định nghĩa, cấu tạo và chuyển vận của các quang điện trở và pin quang điện.
Kĩ năng:
Thái độ:
CHUẨN BỊ
Giáo viên:
Thí nghiệm về dùng pin quang điện để chạy một động cơ nhỏ (nếu có).
Máy tính bỏ túi chạy bằng pin quang điện.
Học sinh:
HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
Y/c HS đọc Sgk và cho biết chất quang dẫn là gì?
Một số chất quang dẫn: Ge, Si, PbS, PbSe, PbTe, CdS, CdSe, CdTe
Dựa vào bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn và thuyết lượng tử, hãy giải thích vì sao như vậy?
Hiện tượng giải phóng các hạt tải điện (êlectron và lỗ trống) xảy ra bên trong khối bán dẫn khi bị chiếu sáng nên gọi là hiện tượng quang dẫn trong.
So sánh độ lớn của giới hạn quang dẫn với độ lớn của giới hạn quang điện và đưa ra nhận xét.
HS đọc Sgk và trả lời.
Chưa bị chiếu sáng ® e liên kết với các nút mạng ® không có e tự do ® cách điện.
Bị chiếu sáng ® e truyền cho 1 phôtôn. Nếu năng lượng e nhận được đủ lớn ® giải phóng e dẫn (+ lỗ trống)
® tham gia vào quá trình dẫn điện ® trở thành dẫn điện.
Giới hạn quang dẫn ở vùng bước sóng dài hơn giới hạn quang điện vì năng lượng kích hoạt các e liên kết để chúng trở thành các e dẫn nhỏ hơn công thoát để bức các e ra khỏi kim loại.
Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong
Chất quang dẫn
- Là chất bán dẫn có tính chất cách điện khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện khi bị chiếu sáng.
2. Hiện tượng quang điện trong
Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để chúng trở thành các êlectron dẫn đồng thời giải phóng các lỗ trống tự do gọi là hiện tượng quang điện trong.
Ứng dụng trong quang điện trở và pin quang điện.
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về quang điện trở
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Y/c HS đọc Sgk và cho quang điện trở là gì? Chúng có cấu tạo và đặc điểm gì?
- HS đọc Sgk và trả lời.
II. Quang điện trở
- Là một điện trở làm bằng chất quang dẫn.
Cho HS xem cấu tạo của một quang điện trở.
Ứng dụng: trong các mạch tự động.
- HS ghi nhận về quang điện trở.
Cấu tạo: 1 sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.
Điện trở có thể thay đổi
từ vài MW ® vài chục W.
Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về pin quang điện
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
Thông báo về pin quang điện (pin Mặt Trời) là một thiết bị biến đổi từ dạng năng lượng nào sang dạng năng lượng nào?
Minh hoạ cấu tạo của pin quang điện.
+
Lớp	- - - p- - - - -	Etx	Iqđ chặn	+ + + + + + + +
n	G
-
Trong bán dẫn n hạt tải điện chủ yếu là êlectron, bán dẫn loại p hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống ® ở lớp chuyển tiếp hình thành một lớp nghèo. Ở lớp nghèo về phía bán dẫn n và về phía bán dẫn p có những ion nào?
Khi chiếu ánh sáng có l £ l0 ® hiện tượng xảy ra trong pin quang điện như thế nào?
Hãy nêu một số ứng dụng của pin quang điện?
Trực tiếp từ quang năng sang điện năng.
HS đọc Sgk và dựa vào hình vẽ minh hoạ để trình bày cáu tạo của pin quang điện.
Về phía n sẽ có các ion đôno tích điện dương, về phía p có các ion axepto tích điện âm.
Gây ra hiện tượng quang điện trong. Êlectron đi qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại ® Điện cực kim loại mỏng ở trên nhiễm điện (+) ® điện cực (+), còn đế kim loại nhiễm điện (-) ® điện cực (-).
Trong các máy đó ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi
III. Pin quang điện
Là pin chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.
Hiệu suất trên dưới 10%
Cấu tạo:
Pin có 1 tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p, trên cùng là một lớp kim loại rất mỏng. Dưới cùng là một đế kim loại. Các kim loại này đóng vai trò các điện cực trơ.
Giữa p và n hình thành một lớp tiếp xúc p-n. Lớp này ngăn không cho e khuyếch tán từ n sang p và lỗ trống khuyếch tán từ p sang n ® gọi là lớp chặn.
Khi chiếu ánh sáng có l
£ l0 sẽ gây ra hiện tượng quang điện trong. Êlectron đi qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại
® Điện cực kim loại mỏng ở trên nhiễm điện (+) ® điện cực (+), còn đế kim loại nhiễm điện (-) ® điện cực (-).
- Suất điện động của pin quang điện từ 0,5V ® 0,8V .
4. Ứng dụng
(Sgk)
Hoạt động 5 ( phút):
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà.
- Ghi câu hỏi và bài tập về
- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau.
nhà.
- Ghi những chuẩn bị cho bài sau.
RÚT KINH NGHIỆM
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................