ஒளிமின்னழுத்த விளைவு மற்றும் அதன் வகைகள்

முதன்முறையாக, ஃபோட்டோவோல்டாயிக் (அல்லது ஒளிமின்னழுத்த) விளைவு என்று அழைக்கப்படுவது 1839 இல் பிரெஞ்சு இயற்பியலாளர் அலெக்ஸாண்ட்ரே எட்மண்ட் பெக்கரெல் என்பவரால் காணப்பட்டது.

அவரது தந்தையின் ஆய்வகத்தில் பரிசோதனை செய்த அவர், எலக்ட்ரோலைடிக் கரைசலில் மூழ்கியிருக்கும் பிளாட்டினம் தகடுகளை ஒளிரச் செய்வதன் மூலம், தட்டுகளுடன் இணைக்கப்பட்ட கால்வனோமீட்டர் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. மின்னோட்ட விசை… விரைவில் பத்தொன்பது வயதான எட்மண்ட் தனது கண்டுபிடிப்புக்கு ஒரு பயனுள்ள பயன்பாட்டைக் கண்டுபிடித்தார் - அவர் ஒரு ஆக்டினோகிராஃப் ஒன்றை உருவாக்கினார் - இது சம்பவ ஒளியின் தீவிரத்தை பதிவு செய்வதற்கான ஒரு சாதனம்.

இன்று, ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகளில், ஒரு வழி அல்லது வேறு வகையில், ஒரு மூடிய சுற்றுவட்டத்தில் மின்னோட்டத்தின் தோற்றத்துடன் தொடர்புடைய நிகழ்வுகளின் முழுக் குழுவும் அடங்கும், இதில் ஒளியேற்றப்பட்ட குறைக்கடத்தி அல்லது மின்கடத்தா மாதிரி அல்லது ஒளிரும் மாதிரியில் EMF நிகழ்வு அடங்கும். வெளிப்புற சுற்று திறந்திருக்கும். இந்த வழக்கில், இரண்டு வகையான ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகள் வேறுபடுகின்றன.

முதல் வகை ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகளில் பின்வருவன அடங்கும்: உயர் மின்சார புகைப்படம்-EMF, தொகுதி புகைப்படம்-EMF, வால்வு புகைப்படம்-EMF, அத்துடன் ஒளிஎபிசோஎலக்ட்ரிக் விளைவு மற்றும் டெம்பர் விளைவு.

இரண்டாவது வகையின் ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகள் பின்வருமாறு: ஃபோட்டான்கள் மூலம் எலக்ட்ரான்களை உட்செலுத்துவதன் விளைவு, அத்துடன் மேற்பரப்பு, வட்ட மற்றும் நேரியல் ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகள்.

முதல் மற்றும் இரண்டாவது வகையின் விளைவுகள்

முதல் வகையின் ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகள் ஒரு செயல்முறையால் ஏற்படுகின்றன, இதில் ஒரு ஒளி விளைவு இரண்டு எழுத்துக்களின் மொபைல் மின்சார சார்ஜ் கேரியர்களை உருவாக்குகிறது - எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள், இது மாதிரியின் இடத்தில் அவை பிரிக்க வழிவகுக்கிறது.

பிரிப்பு சாத்தியம் இந்த வழக்கில் மாதிரியின் ஒத்திசைவின்மை (அதன் மேற்பரப்பை மாதிரியின் ஒத்திசைவற்றதாகக் கருதலாம்) அல்லது ஒளி மேற்பரப்புக்கு அருகில் உறிஞ்சப்படும்போது அல்லது அதன் ஒரு பகுதி மட்டுமே வெளிச்சத்தின் சீரற்ற தன்மையுடன் தொடர்புடையது. மாதிரி மேற்பரப்பு ஒளிரும் , எனவே EMF அவர்கள் மீது விழும் ஒளியின் செல்வாக்கின் கீழ் எலக்ட்ரான்களின் வெப்ப இயக்கத்தின் வேகம் அதிகரிப்பதன் காரணமாக எழுகிறது.

இரண்டாவது வகையின் ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகள் ஒளியின் மூலம் சார்ஜ் கேரியர்களின் தூண்டுதலின் அடிப்படை செயல்முறைகளின் சமச்சீரற்ற தன்மை, அவற்றின் சிதறல் மற்றும் மறுசீரமைப்பு ஆகியவற்றின் சமச்சீரற்ற தன்மையுடன் தொடர்புடையது.

எதிர் சார்ஜ் கேரியர்களின் ஜோடிகளின் கூடுதல் உருவாக்கம் இல்லாமல் இந்த வகை விளைவுகள் தோன்றும், அவை இடைப்பட்ட மாற்றங்களால் ஏற்படுகின்றன அல்லது அசுத்தங்களால் சார்ஜ் கேரியர்களின் தூண்டுதலுடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம், கூடுதலாக, அவை ஒளி ஆற்றலை உறிஞ்சுவதன் மூலம் ஏற்படலாம். இலவச கட்டண கேரியர்கள்.

அடுத்து, ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகளின் வழிமுறைகளைப் பார்ப்போம். நாம் முதலில் முதல் வகையின் ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகளைப் பார்ப்போம், பின்னர் இரண்டாவது வகையின் விளைவுகளுக்கு கவனம் செலுத்துவோம்.

தடிமனான விளைவு

டெம்பர் விளைவு மாதிரியின் ஒரே மாதிரியான வெளிச்சத்தின் கீழ் ஏற்படலாம், ஏனெனில் அதன் எதிர் பக்கங்களில் மேற்பரப்பு மறுசீரமைப்பு விகிதங்களில் உள்ள வித்தியாசம். மாதிரியின் சீரற்ற வெளிச்சத்துடன், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் பரவல் குணகங்களில் (இயக்கத்தில் உள்ள வேறுபாடு) வேறுபாட்டால் டெம்பர் விளைவு ஏற்படுகிறது.

டெம்பர் விளைவு, துடிப்புள்ள வெளிச்சத்தால் தொடங்கப்பட்டது, டெராஹெர்ட்ஸ் வரம்பில் கதிர்வீச்சை உருவாக்க பயன்படுகிறது. டெம்பர் விளைவு உயர்-எலக்ட்ரான்-இயக்கம், குறுகிய இடைவெளி குறைக்கடத்திகளான InSb மற்றும் InAs போன்றவற்றில் மிகவும் உச்சரிக்கப்படுகிறது.[banner_adsense]

தடை புகைப்படம்-EMF

கேட் அல்லது தடுப்பு புகைப்படம்-EMF எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளை மின்சார புலம் மூலம் பிரிப்பதன் விளைவாகும் ஷாட்கி தடையின் ஒரு உலோக-குறைக்கடத்தி தொடர்பு வழக்கில், அதே போல் துறையில் p-n-சந்தி அல்லது ஹீட்டோரோஜங்க்ஷன்.

இங்கே மின்னோட்டம் pn-சந்தி பகுதியில் நேரடியாக உருவாக்கப்படும் இரண்டு சார்ஜ் கேரியர்களின் இயக்கத்தால் உருவாகிறது, மேலும் மின்முனைக்கு நெருக்கமான பகுதிகளில் உற்சாகமாக இருக்கும் மற்றும் பரவல் மூலம் வலுவான புலத்தின் பகுதியை அடையும் அந்த கேரியர்கள்.

ஜோடி பிரிப்பு p பகுதியில் துளை ஓட்டம் மற்றும் n பகுதியில் எலக்ட்ரான் ஓட்டம் உருவாக்கத்தை ஊக்குவிக்கிறது. சுற்று திறந்திருந்தால், EMF p-n சந்திப்புக்கான நேரடி திசையில் செயல்படுகிறது, எனவே அதன் செயல் அசல் நிகழ்வுக்கு ஈடுசெய்கிறது.

இந்த விளைவு செயல்பாட்டின் அடிப்படையாகும் சூரிய மின்கலங்கள் மற்றும் குறைந்த பதில் கொண்ட அதிக உணர்திறன் கதிர்வீச்சு கண்டறியும் கருவிகள்.

வால்யூமெட்ரிக் புகைப்படம்-EMF

மொத்த புகைப்படம்-EMF, அதன் பெயர் குறிப்பிடுவது போல, டோபண்டின் செறிவு மாற்றம் அல்லது வேதியியல் கலவையில் ஏற்படும் மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய ஒத்திசைவற்ற நிலையில் மாதிரியின் பெரும்பகுதியில் சார்ஜ் கேரியர்களின் ஜோடிகளைப் பிரிப்பதன் விளைவாக எழுகிறது. குறைக்கடத்தி கலவை ஆகும்).

இங்கே, ஜோடிகளின் பிரிப்புக்கான காரணம் என்று அழைக்கப்படுபவை ஃபெர்மி நிலையின் நிலை மாற்றத்தால் உருவாக்கப்பட்ட எதிர் மின்சார புலம், இது தூய்மையற்ற செறிவைப் பொறுத்தது. அல்லது, நாம் ஒரு சிக்கலான இரசாயன கலவை கொண்ட ஒரு குறைக்கடத்தி பற்றி பேசுகிறோம் என்றால், ஜோடிகளின் பிளவு பேண்ட் அகலத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் விளைவாகும்.

மொத்த ஒளிமின்னழுத்தத்தின் தோற்றத்தின் நிகழ்வு, குறைக்கடத்திகளின் ஒருமைப்பாட்டின் அளவை தீர்மானிக்க ஆய்வுக்கு பொருந்தும். மாதிரி எதிர்ப்பும் சீரற்ற தன்மைகளுடன் தொடர்புடையது.

உயர் மின்னழுத்த புகைப்படம்-EMF

அசாதாரணமான (அதிக மின்னழுத்தம்) புகைப்படம்-EMF ஆனது, சீரற்ற வெளிச்சம் மாதிரியின் மேற்பரப்பில் ஒரு மின்சார புலத்தை ஏற்படுத்தும் போது ஏற்படுகிறது. இதன் விளைவாக வரும் EMF இன் அளவு ஒளிரும் பகுதியின் நீளத்திற்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும் மற்றும் 1000 வோல்ட் அல்லது அதற்கு மேல் அடையலாம்.

பொறிமுறையானது டெம்பர் விளைவால் ஏற்படலாம், பரவலான மின்னோட்டம் மேற்பரப்பு-இயக்கும் கூறுகளைக் கொண்டிருந்தால், அல்லது ஒரு p-n-p-n-p கட்டமைப்பை மேற்பரப்பிற்குத் திட்டமிடுவதன் மூலம் ஏற்படலாம். இதன் விளைவாக வரும் உயர் மின்னழுத்த EMF என்பது ஒவ்வொரு ஜோடி சமச்சீரற்ற n-p மற்றும் p-n சந்திப்புகளின் மொத்த EMF ஆகும்.

ஃபோட்டோபிசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு

ஃபோட்டோபிசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு என்பது மாதிரியின் சிதைவின் போது ஒரு ஒளிமின்னழுத்தம் அல்லது ஃபோட்டோஎம்ஃப் தோற்றத்தின் நிகழ்வு ஆகும். அதன் வழிமுறைகளில் ஒன்று சீரற்ற சிதைவின் போது மொத்த EMF இன் தோற்றமாகும், இது குறைக்கடத்தியின் அளவுருக்களில் மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.

ஃபோட்டோபிசோஎலக்ட்ரிக் EMF இன் தோற்றத்திற்கான மற்றொரு பொறிமுறையானது குறுக்குவெட்டு டெம்பர் EMF ஆகும், இது ஒரு ஆக்சியல் சிதைவின் கீழ் நிகழ்கிறது, இது சார்ஜ் கேரியர்களின் பரவல் குணகத்தின் அனிசோட்ரோபியை ஏற்படுத்துகிறது.

பிந்தைய பொறிமுறையானது மல்டிவேலி குறைக்கடத்தி சிதைவுகளில் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும், இது பள்ளத்தாக்குகளுக்கு இடையில் கேரியர்களின் மறுபகிர்வுக்கு வழிவகுக்கிறது.

முதல் வகையின் அனைத்து ஒளிமின்னழுத்த விளைவுகளையும் நாங்கள் பார்த்தோம், பின்னர் இரண்டாவது வகைக்குக் காரணமான விளைவுகளைப் பார்ப்போம்.

ஃபோட்டான்களால் எலக்ட்ரான் ஈர்ப்பின் விளைவு

இந்த விளைவு ஃபோட்டான்களிலிருந்து பெறப்பட்ட வேகத்தின் மீது ஒளிமின்னணுக்களின் விநியோகத்தில் சமச்சீரற்ற தன்மையுடன் தொடர்புடையது. ஆப்டிகல் மினிபேண்ட் மாற்றங்களைக் கொண்ட இரு பரிமாண கட்டமைப்புகளில், ஸ்லைடிங் ஃபோட்டோகரண்ட் முக்கியமாக ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத் திசையுடன் எலக்ட்ரான் மாற்றங்களால் ஏற்படுகிறது மற்றும் மொத்த படிகங்களில் தொடர்புடைய மின்னோட்டத்தை கணிசமாக மீறலாம்.

நேரியல் ஒளிமின்னழுத்த விளைவு

இந்த விளைவு மாதிரியில் ஒளிமின்னணுக்களின் சமச்சீரற்ற விநியோகம் காரணமாகும். இங்கே, சமச்சீரற்ற தன்மை இரண்டு வழிமுறைகளால் உருவாகிறது, அவற்றில் முதலாவது பாலிஸ்டிக் ஆகும், இது குவாண்டம் மாற்றங்களின் போது துடிப்பின் திசையுடன் தொடர்புடையது, மற்றும் இரண்டாவது வெட்டு, போது எலக்ட்ரான்களின் அலை பாக்கெட்டின் ஈர்ப்பு மையத்தின் மாற்றத்தின் காரணமாக. குவாண்டம் மாற்றங்கள்.

நேரியல் ஒளிமின்னழுத்த விளைவு ஃபோட்டான்களிலிருந்து எலக்ட்ரான்களுக்கு வேகத்தை மாற்றுவதுடன் தொடர்புடையது அல்ல, எனவே, நிலையான நேரியல் துருவமுனைப்புடன், ஒளி பரவலின் திசை தலைகீழாக மாறும்போது அது மாறாது.ஒளி உறிஞ்சுதல் மற்றும் சிதறல் மற்றும் மறுசீரமைப்பு செயல்முறைகள் பங்களிக்கின்றன தற்போதைய (இந்த பங்களிப்புகள் வெப்ப சமநிலையில் ஈடுசெய்யப்படுகின்றன).

மின்கடத்தாக்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் இந்த விளைவு, ஆப்டிகல் நினைவகத்தின் பொறிமுறையைப் பயன்படுத்துவதை சாத்தியமாக்குகிறது, ஏனெனில் இது ஒளிவிலகல் குறியீட்டில் மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, இது ஒளியின் தீவிரத்தைப் பொறுத்தது, மேலும் அது அணைக்கப்பட்ட பின்னரும் தொடர்கிறது.

வட்ட ஒளிமின்னழுத்த விளைவு

கைரோட்ரோபிக் படிகங்களிலிருந்து நீள்வட்டமாக அல்லது வட்டமாக துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியால் ஒளிரும் போது விளைவு ஏற்படுகிறது. துருவமுனைப்பு மாறும்போது EMF தலைகீழ் குறி. விளைவுக்கான காரணம் சுழல் மற்றும் எலக்ட்ரான் உந்தத்திற்கு இடையிலான உறவில் உள்ளது, இது கைரோட்ரோபிக் படிகங்களில் இயல்பாக உள்ளது. எலக்ட்ரான்கள் வட்ட துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியால் உற்சாகமடையும் போது, ​​அவற்றின் சுழல்கள் ஒளியியல் சார்ந்ததாக இருக்கும், அதன்படி ஒரு திசை மின்னோட்ட துடிப்பு ஏற்படுகிறது.

?

எதிர் விளைவின் இருப்பு மின்னோட்டத்தின் செயல்பாட்டின் கீழ் ஒளியியல் செயல்பாட்டின் தோற்றத்தில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது: கடத்தப்பட்ட மின்னோட்டம் கைரோட்ரோபிக் படிகங்களில் சுழல்களின் நோக்குநிலையை ஏற்படுத்துகிறது.

கடைசி மூன்று விளைவுகள் செயலற்ற பெறுநர்களில் சேவை செய்கின்றன. லேசர் கதிர்வீச்சு.

மேற்பரப்பு ஒளிமின்னழுத்த விளைவு

ஒளியின் சாய்ந்த நிகழ்வுகளின் போது ஃபோட்டான்களிலிருந்து எலக்ட்ரான்களுக்கு வேகத்தை மாற்றுவதன் காரணமாக உலோகங்கள் மற்றும் குறைக்கடத்திகளில் இலவச சார்ஜ் கேரியர்களால் ஒளி பிரதிபலிக்கும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் போது மேற்பரப்பு ஒளிமின்னழுத்த விளைவு ஏற்படுகிறது. முக்கிய படிக அச்சுகளில் ஒன்றிலிருந்து திசை.

மாதிரியின் மேற்பரப்பில் ஒளி-உற்சாகமான சார்ஜ் கேரியர்களின் சிதறல் நிகழ்வில் விளைவு உள்ளது. இன்டர்பேண்ட் உறிஞ்சுதல் விஷயத்தில், உற்சாகமான கேரியர்களின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதியானது சிதறாமல் மேற்பரப்பை அடையும் நிபந்தனையின் கீழ் இது நிகழ்கிறது.

எனவே எலக்ட்ரான்கள் மேற்பரப்பில் இருந்து பிரதிபலிக்கும் போது, ​​ஒரு பாலிஸ்டிக் மின்னோட்டம் உருவாகிறது, மேற்பரப்புக்கு செங்குத்தாக இயக்கப்படுகிறது. தூண்டுதலின் போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் நிலைம நிலையில் தங்களை அமைத்துக்கொண்டால், மேற்பரப்பில் ஒரு மின்னோட்டம் தோன்றக்கூடும்.

இந்த விளைவு ஏற்படுவதற்கான நிபந்தனை, "மேற்பரப்பை நோக்கி" மற்றும் "மேற்பரப்பில் இருந்து" உந்தத்தின் சராசரி மதிப்புகளின் பூஜ்ஜியமற்ற கூறுகளின் அடையாளத்தில் உள்ள வித்தியாசம், மேற்பரப்பில் நகரும் எலக்ட்ரான்களுக்கு. எடுத்துக்காட்டாக, கன படிகங்களில், சீரழிந்த வேலன்ஸ் பேண்டிலிருந்து கடத்தல் பட்டைக்கு சார்ஜ் கேரியர்களின் தூண்டுதலின் போது நிபந்தனை பூர்த்தி செய்யப்படுகிறது.

ஒரு மேற்பரப்பில் பரவும் சிதறலில், அதை அடையும் எலக்ட்ரான்கள் மேற்பரப்பில் இருந்து உந்தத்தின் கூறுகளை இழக்கின்றன, அதே நேரத்தில் மேற்பரப்பில் இருந்து விலகிச் செல்லும் எலக்ட்ரான்கள் அதைத் தக்கவைத்துக்கொள்கின்றன. இது மேற்பரப்பில் மின்னோட்டத்தின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.