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光電效應當電子從外界獲得能量時將會跳到較高的能階，獲得的能量越多跳的能階也越高，電子處在較高的能階時并不穩定，很快就會把獲得的能量釋放回到原來的能階。如果電子獲得的能量夠高就擺脫原子核的束縛成為自由電子，電子空出來的位置則稱為空穴。自由電子可能會因為摩擦或碰撞等因素損失能量，后受到空穴的吸引而復合。自由電子與空穴的多寡對電氣特性有很大的影響，越多的自由電子與空穴可以使導電性增加，同時也可以使輸出電流增加，因此可以推測陽光越強時生成的自由電子與空穴越多，則輸出電流也越大。例如，硅的外層電子要成為自由電子需要吸收1.1ev的能量，當硅外層電子吸收到的光能量超過1.1ev時將會產生自由電子及空穴

半導體光電器件是把光和電這兩種物理量聯系起來，使光和電互相轉化的新型半導體器件。光電器件主要有：利用半導體光敏特性工作的光電導器件、利用半導體光伏打效應工作的光電池和半導體發光器件等。一、 光電導器件半導體材料的光敏特性，即當半導體材料受到一定波長光線的照射時,其電阻率明顯減小,或說電導率增大的特性。這個現象也叫半導體的光電導特性。利用這個特性制作的半導體器件叫光電導器件。入射光在基區激發出電子----空穴時，形成基極電流，而集電極電流是基極電流β倍，因此光照便能有效地控制集電極電流。

傳感器技術中很重要的一類稱為光傳感器。光傳感器通常是指紫外到紅外波長范圍的傳感器，其類型可分為量子探測器和熱探測器兩類。本實驗將介紹常用的量子探測器或稱光子探測器，它是利用材料的光電效應制作成的探測器，故也稱為光電轉換器。其主要參數有響應度(靈敏度)、光譜響應范圍、響應時間和可探測的1小輻射功率等。光電轉換器件主要是利用光電效應將光信號轉換成電信號。自光電效應發現至今，光電轉換器件獲得了突飛猛進的發展，目前各種光電轉換器件已廣泛地應用在各行各業。耗盡層光電二極管有pin層、pn層、金屬-半導體型、異質型等CCD(ChargeCoupledDevice)即電荷耦合器件，通過輸入面上光電信號逐點的轉換、儲存和傳輸，在其輸出端產生一時序信號。

1、多接面、多能隙、多能帶結構，使用不同能隙的材料來吸收不同波長的光子。減少載子能帶內的能量釋放，大幅度提高太陽能電池的效率；2、一個光子產生多個電子一空穴對，增加輸出的光 電流，從而提高太陽能 電池的效率；3、熱載子太陽能電池，提高載子溫度能夠大幅度提高太陽能電池的效率；4、黑體輻射的頻譜轉換，將太陽光改變成理想的光源，減少載子能帶內的能量釋放，提高太陽能電池的效率；5、新材料如染料感光太陽能電池、聚合物和有機物材料的太陽能電池等；光傳感器通常是指紫外到紅外波長范圍的傳感器，其類型可分為量子探測器和熱探測器兩類。6、熱光伏特1效應，將不能進行光伏效應的太陽能通過晶格振動的多聲子吸收轉化為可以進行光伏效應的光能 ，從而提高太陽能電池的效率。