Giải bài tập SGK Vật lý 12 Bài 31: Hiện tượng quang điện trong

Chất quang dẫn là gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được khái niệm về chất quang dẫn.

Hướng dẫn giải

Chất quang dẫn: là chất dẫn điện kém khi không được chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt khi được chiếu ánh sáng thích hợp.

Hiện tượng quang điện trong là gì ? Giải thích tính quang dẫn của một chất.

Phương pháp giải

- Hiện tượng quang điện trong là hiệ tượng ánh sáng làm bứt các e liên kết thành ...

- Khi chiếu sáng chất quang dẫn, mỗi photon của ánh sáng kích thích sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một electron liên kết. Nếu năng lượng mà electron nhận được đủ lớn thì electron đó được giải phóng khỏi liên kết trở thành electron dẫn.

Hướng dẫn giải

- Hiện tượng quang điện trong: là hiện tượng ánh sáng làm bứt các electron liên kết thành các electron dẫn.
- Giải thích tính quang dẫn của một chất :

+ Khi không bị chiếu sáng, các electron trong chất quang dẫn đều ở trạng thái liên kết với ion ở nút mạng tinh thể.

+ Không có electron tự do nên chất quang dẫn cách điện.

+ Khi chiếu sáng chất quang dẫn, mỗi photon của ánh sáng kích thích sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một electron liên kết.

+ Nếu năng lượng mà electron nhận được đủ lớn thì electron đó được giải phóng khỏi liên kết trở thành electron dẫn.

+ Mặt khác, mỗi electron liên kết được giải phóng để lại một lỗ trống.

+ Lỗ trống này cũng tham gia vào quá trình dẫn điện.

+ Kết quả là chất nói trên dẫn điện.

Trình bày cấu tạo và hoạt động của một pin quang điện.

Phương pháp giải

- Pin quang điện gồm hai lớp bán dẫn tiếp xúc nhau: một bán dẫn loại p (gồm đa số là lỗ trống mang điện tích dương) và một lớp bán dẫn n (gồm đa số là electrôn dẫn mang điện tích âm)

- Ở phía dưới lớp n là một đế bằng kim loại đóng vai trò của điện cực âm

- Hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn

Hướng dẫn giải

- Cấu tạo:

+ Pin có một tấm bán dẫn kim 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.

- Hoạt động:

+ Dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn.

+ Ánh sáng có bước sóng thích hợp rọi vào điện cực dương + (trong suốt) vào lớp bán dẫn loai p sẽ gây ra hiện tượng quang điện trong và giải phóng ra các cặp êlectron và lỗ trống.

+ Electron dễ dàng đi qua lớp chặn xuống bán dẫn loại n.

+ Còn lỗ trống thì bị giữ lại trong lớp p.

+ Điện trường lớp tiếp xúc p - n đẩy lỗ trống về lớp p và đẩy e về lớp n.

- Kết quả:

+ Lớp kim loại mỏng nhiễm điện dương.

+ Phần đế tiếp xúc với lớp n nhiễm điện âm trở thành cực âm.

+ Nếu nối hai điện cực bằng một dây dẫn thông qua một ampe kế thì sẽ thấy có dòng quang điện chạy từ cực dương sang cực âm.

+ Suất điện động của pin quang điện nàm trong khoảng 0,5V đến 0,8V.

Hãy ghép nửa câu ở phần trên với nửa câu tương ứng ở phần dưới để thành một câu có nội dung đúng.

A. Pin hóa học …

B. Pin nhiệt điện …

C. Pin quang điện …

a) … hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạch một lớp chặn.

b) ... hoạt động dựa vào sự hình thành các hiệu điện thế hóa ở hai điện cực

c) … hoạt động dựa vào sự hình thành hiệu điện thế khi các electron tự do khuếch tán từ đầu nóng sang đầu lạnh của một dây kim loại.

Phương pháp giải

- Pin hóa học hoạt động dựa vào ... hiệu điện thế hóa ở hai điện cực

- Pin nhiệt điện hoạt động dựa vào ... hiệu điện thế khi các electron tự do ...

- Pin quang điện hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạch một lớp chặn

Hướng dẫn giải

- Pin hóa học hoạt động dựa vào sự hình thành các hiệu điện thế hóa ở hai điện cực

⇒ A - b

- Pin nhiệt điện hoạt động dựa vào sự hình thành hiệu điện thế khi các electron tự do khuếch tán từ đầu nóng sang đầu lạnh của một dây kim loại

⇒ B - c

- Pin quang điện hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạch một lớp chặn

⇒ C - a

Điện trở của một quang điện trở có đặc điểm nào dưới đây ?

A. Có giá trị rất lớn

B. Có giá trị rất nhỏ

C. Có giá trị không đổi

D. Có giá trị thay đổi được

Phương pháp giải

Điện trở của một quang điện trở có giá trị thay đổi được khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào

Hướng dẫn giải

- Điện trở của một quang điện trở có giá trị thay đổi được

- Chọn đáp án D

Suất điện động của một pin quang điện có đặc điểm nào dưới đây.

A. có giá trị rất lớn.

B. có giá trị rất nhỏ.

C. có giá trị không đổi, không phụ thuộc điều kiện bên ngoài.

D. chỉ xuất hiện khi pin được chiếu sáng.

Phương pháp giải

Suất điện động của một pin quang điện chỉ xuất hiện khi pin được chiếu sáng

Hướng dẫn giải

Chọn đáp án D.