课程教材改革

ＥｄｕｃａｔｉｏｎａｌＰｒａｃｔｉｃｅａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈ

２００７．０１Ｂ

半导体内光电效应及其应用简介

———对高中物理教材中光电效应部分内容的补充与探讨

姜民

（北京大学附属中学，北京１０００８０）

本文对高中物理教材中的光电效应现象及规律部分的内容进行了探讨和补充，重点介绍了半导体摘要：

的内光电效应中的ＰＮ结光伏效应及其在太阳电池等方面的应用。最后，作者还对在中学如何拓展物理知识、如何与大学教学衔接等教改中的问题提出了自己的想法和建议。

内光电效应；半导体；ＰＮ结；高中物理教学关键词：

中图分类号：Ｇ６３３．７文献标识码：Ａ文章编号：（２００７）１００９－０１０Ｘ０１－００２０－０４

光电效应的现象和规律以及爱因斯坦的光子说和光电效应方程是高中物理教学中的重点。近几年的高考考试大纲中对这几个知识点都做了较高（Ⅱ类）要求。人民教育出版社出版的高中教材第《物理》三册的第二十一章中的第一节《量子论初步》“光电效应－光子”中介绍的光电效应的概念为：在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。而后主要介绍和分析了光照射到金属表面产生逸出表面的光电子的现象及规律。高中教材中讲述的光电子逸出金属表面的现象只是其而光中的一种，通常称之为外光电效应或光电发射。照射到半导体等材料表面，由于材料原子能级结构的特殊性，虽然有时不产生逸出的光电子，但材料内部的电子能量、载流子浓度、分布及内部场的情况却

可能随光照发生较大的变化。从而形成各种电磁效应或现象，这些现象一般统称为内光电效应。现在广泛应用的太阳电池和各种以光敏元件为基础的光电探测器都是在内光电效应的基础上研制、开发出来部分的教的。因此，在高中物理课中进行“光电效应”学时，适当地补充内光电效应及其应用的内容，不仅使学生对光电效应、能量转化有更全面的认识，而且加强了学生对物理与生产、生活实际和科技发展联系的认识。因而是很值得尝试的。

一、半导体的能带结构

按照量子力学理论，由于物质内原子间靠得很近，彼此的能级会互相影响，而使原子能级展宽成一个个能带。又由于电子是费米子，遵从泡利不相容原理。电子以能量大小为序，从基态开始，每个量子态

得出小矩形与原矩形不相似的结论。究其原因有二：一方面，学生的测量存在误差；另一方面，小矩形与原矩形对应边的相似比确有差异。此部分内容作为相似多边形及其性质的实际应用，在学生练习出现莫衷一是的情况，与编者的设计意图是大相径庭的。

（三）改进建议。

为了避免上述问题，可考虑做如下改进：周长的比、面“如果相似它们的相似比、１．去掉

变为：取一张Ａ４积的比分别是多少？”“做一做”（或

Ｂ５）的纸，量出它的长和宽，然后将它对折，得到两

个小矩形，如图２９－１９，再量出它们的长和宽。从你量的结果看，小矩形与原矩形是否相似？

２．在题后注明测量结果精确到毫米，计算结果

精确到０．１。

【责任编辑：姜华】

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