物質在光照作用下釋放電子的現象稱為光電效應，釋放的電子叫光電子，光電子在外電場作用下形成的電流叫光電流。由實驗發現的光電效應的規律是光電流大小與入射頻率有關，當入射頻率低于某一極限頻率時，將不產生光電效應。只有當入射光頻率高于極限頻率時，光電流的大小才與入射強度成正比。光電效應根據光電子逸出與否可分為外光電效應和內光電效應。
1、外光電效應
金屬在光照射下光電子逸出金屬表面的現象稱為外光電效應。光電子逸出金屬表面需要做功克服表面勢壘，才能逸出金屬表面產生電子發射。電子逸出功越小的物質，其產生光電效應所需的極限頻率越低，即極限波長越長，也就是越容易產生光電效應。所以這些物質制作的電子器件的熱電子發射（即暗電流）越顯著，產生的噪聲也就越大。可以利用外光電效應制作光電管和光電倍增管等光電器件。
2、內光電效應
物體受到光照時，其內部原子釋放的電子留在物體內部，使物體的電導率發生變化或產生光生電動勢的效應叫做內光電效應。光電效應分為光電導效應和光生伏特效應兩大類。。
（1）光電導效應
入射光強改變物質電導率的物理現象，稱為光電導效應。幾乎所有高電阻率半導體都有這種效應。半導體材料受到光照射時，光電子獲得能力大于或等于禁帶寬度，從價帶越過禁帶，躍遷到導帶，成為自由電子（載流子）。同時價帶也形成一個自由空穴，構成電子-空穴對。導帶自由電子和價帶自由空穴的濃度增加，使得半導體的電阻率下降。電子和空穴桐城為載流子，載流子在端電壓的作用下可形成光電流。基于此效應的光電器件有光敏電阻以及工作在反方向偏置狀態的光敏二極管。
（2）光生伏特效應
半導體受光照射產生一定方向的電動勢的現象稱為光生伏特效應。基于該效應的光電器件有光敏二極管、光敏三極管和光電池等。
半導體器件的光靈敏面受光照不均勻，光照部分吸收光子能量，產生光電子，所以電子的濃度高于未被光照部分，出現濃度梯度，形成載流子的擴散運動。由于電子的遷移率高于空穴，所以電子首先流向未被光照部分，致使被光照部分帶負電，未被光照部分帶正電，兩部分形成光電動勢。
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