Der innere photoelektrische Effekt

Inhaltsangabe oder Einleitung

Die von Albert Einstein durchgeführten Experimente und Untersuchungen zum Photoelektrischen Effekt (nachfolgend auch photoelektrischer Effekt oder kurz Photoeffekt) führten zur Einführung des Begriffes des Photons beziehungsweise des Lichtquants in die Physik. Die in Einsteins Modellen zugrunde gelegte Quantennatur des Lichts begründete entscheidende Fortschritte bei der Entwicklung der Festkörperphysik und verdeutlichte die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie.

Die Betrachtung des Photoeffekts erfordert eine Differenzierung zwischen dem äußeren und dem inneren photoelektrischen Effekt.

Die nachfolgende Seminararbeit verfolgt das Ziel, den inneren Photoeffekt auf eine verständliche Art und Weise zu beschreiben. Der Fokus liegt dabei auf den physikalischen Vorgängen, die bei photoelektrischen Erscheinungen ablaufen. Diese Vorgänge werden erläutert und in direkten Zusammenhang mit der Halbleitertechnik gesetzt.

Voraussetzung für das Verständnis des Photoeffekts ist der dabei zugrunde gelegte Teilchencharakter des Lichts. Um zu verstehen, unter welchen Bedingungen Festkörper mit Licht wechselwirken, wird im ersten Teil der Arbeit der sog. „Welle-Teilchen-Dualismus“ von Licht beschrieben. Dabei wird ein Experiment zum äußeren photoelektrischen Effekt vorgestellt und die daraus resultierenden Gesetzmäßigkeiten erläutert.

Im zweiten Teil wird speziell auf den inneren Photoeffekt eingegangen. Hierbei werden zunächst die grundlegenden Modelle zum elektrischen Verhalten von Festkörpern erläutert. Darauf aufbauend wird die Leitfähigkeit speziell von Halbleitern erläutert.

Im dritten Teil der Arbeit werden schließlich die Photovoltaik als eine Ausprägung des inneren Photoeffekts erläutert und die dabei ablaufenden Prozesse am Beispiel der Solarzelle dargestellt. Aufgrund der Komplexität des Themas liegt der Schwerpunkt der Arbeit auf der Beschreibung und Darstellung der theoretischen Grundlagen des Photoeffekts und weniger auf den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten dieser Erkenntnisse in der Praxis.