Tiết 55 theo ppct Ngày soạn: 2-3-2009 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG I. MỤC TIÊU 1. 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. 2. Kĩ năng: - Vận dụng kiến thức để giải thích hiện tượng. 3. Thái độ: - Nghiêm túc trong học tập, khám phá kiến thức trong cuộc sống hàng ngày. 4. Trọng tâm: - Hiện tượng quang điện trong. II. CHUẨN BỊ 1. 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. 2. Học sinh: - Nghiên cứu trước nội dung bài học. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ. 1.Chọn câu phát biểu đúng. a.Hiện tượng quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt b.Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng chỉ có tính chất sóng. c.Khi bước sóng càng dài thì năng lượng phôton ứng với chúng có năng lượng càng lớn. d.Tia hồng ngoại, tia tử ngoại không có tính chất hạt. 2. Giới hạng quang điện phụ thuộc vào: a.bản chất kim loại. b.hiệu điện thế giữa hai cục annot và ka tốt. c.bước sóng ánh sáng chiếu vào ca tốt. d.điện trường giữa anot và catot. 3.Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào tấm kẽm có giới hạng quang điện là 0,35 m µ .Hiện tượng quang điện không xả ra với chùm bức xạ nào: a. 0,1 m µ b.0,2 m µ c.0,3 m µ d.0,4 m µ Hoạt động 2 (10 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 - 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 → ε 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. I. Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong 1. 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. điện và đưa ra nhận xét. - 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. - Ứng dụng trongquang điện trở và pin quang điện. Hoạt động 3 (5 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? - Cho HS xem cấu tạo của một quang điện trở. - Ứng dụng: trong các mạch tự động. - HS đọc Sgk và trả lời. - HS ghi nhận về quang điện trở. II. Quang điện trở - Là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. - Cấu tạo: 1 sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện. - Điện trở có thể thay đổi từ vài MΩ → vài chục Ω. Hoạt động 4 (15 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. - 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 λ ≤ λ 0 → hiện tượng xảy ra trong pin quang điện như thế nào? - 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 (-). III. Pin quang điện 1. Là pin chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. 2. Hiệu suất trên dưới 10% 3. Cấu tạo: a. 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. b. 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. c. Khi chiếu ánh sáng có λ ≤ λ 0 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 G I qđ E tx + - Lớp chặn g + + + + + + + + - - - - - - - - n p - Hãy nêu một số ứng dụng của pin quang điện? - Trong các máy đó ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi… quang điện từ 0,5V → 0,8V . 4. Ứng dụng (Sgk) Hoạt động 5 (5phút): Củng cố Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản -Hiện tượng quang dẫn, quang trở? Hoạt động 6 (5 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. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM V. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 1. Chọn câu trả lời sai. a.Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng chất bán dẫn giảm mạnh điện trở khi bị chiếu sáng. b.Trong hiện tượng quang dẫn, khi được giải phóng electron thoát khỏi chất bán dẫn và trở thành electron dẫn c.Đối với một bức xạ điện từ nhất định thì nó sẽ gây ra hiện tượng quan dẫn hơn hiện tượng quang điện. d.Hiện tượng quang điện và hiện tượng quang dẫn có cùng bản chất. 2.Có thể giải thích hiện tượng quang dẫn bằng thuyết: a.electron cổ điển. b.Sóng ánh sáng. c.Phô tôn. d.Động học phân tử. 3.Một chất bán dẫn có giới hạng quang điện là 0,62micromet. Chiếu vào chất bán dẫn các bức xạ lần lược là f 1 = 4,5.10 14 Hz. f 2 = 5,0.10 13 Hz, f 3 = 6,5.10 13 Hz, f 4 = 6.10 14 Hz, thì hiện tượng quang điện sẽ xảy ra với: a.Bức xạ 1 b. Bức xạ 2. c.Bức xạ 3. d.Bức xạ 4 m µ 1 2 3 4 1 0,76 , 6, 4,61, 0,5 c m f λ µ λ λ λ = = = = = . 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. 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