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Lichtelektrischer Effekt  

Der lichtelektrische Effekt bezeichnet die durch elektromagnetische Strahlung, hauptsächlich durch infrarotes, sichtbares und ultraviolettes Licht verursachte Herauslösung von Elektronen aus der Oberfläche oder aus Atomen im Inneren von Materialien.

Hierbei werden zwei Arten des lichtelektrischen Effekts unterschieden:

1. Der äussere lichtelektrische Effekt

Werden Oberflächen, vorwiegend Metallflächen, mit Licht bestrahlt, so können aus ihnen durch die Absorption der Energie einfallender Lichtquanten Elektronen emittiert werden. Die Anzahl der Elektronen ist dabei proportional zur jeweiligen Beleuchtungsstärke.
Die kinetische Energie des Fotoelektrons entspricht hierbei der Differenz zwischen der Energie der auslösenden Quants (Plancksches Wirkquantum * Frequenz) und der Austrittsarbeit des bestrahlten Materials. Die Austrittsenergie und -geschwindigkeit ist damit abhängig von der Frequenz und damit der Wellenlänge der auslösenden Strahlung. Daraus ergibt sich eine Grenzfrequenz bzw. Wellenlänge unter- und oberhalb der keine Emissionen erfolgen.
Für Stoffe die eine niedrige Austrittsarbeit benötigen, wie zum Beispiel Caesium oder Kalium, liegt die Grenzfrequenz im Bereich des sichtbaren Lichtspektrums.
Der äussere lichtelektrische Effekt findet seine praktische Anwendung in Fotozellen, Sekundärelektronen-vervielfacher (SEV) und in Bildaufnahmeröhren.

2. Der innere lichtelektrische Effekt

Durch die Bestrahlung von halbleitenden Materialien erhöht sich deren Leitfähigkeit. Die Lichtquanten bewirken abhängig von ihrer Energie einzelne oder mehrere Elektronen in ein höheres Leistungsband zu heben, wodurch diese Ladungsträgerpaare (Elektronen- und Defektelektronen) bilden.
Stoffe mit ausgeprägtem inneren lichtelektrischen Effekt sind zum Beispiel Verbindungen von Cadmium und Blei, aber auch Silicium und Germanium.

Wenn Halbleiter hellem Licht ausgesetzt werden, tritt dieser Effekt störend in Erscheinung. Aus diesem Grund mussten die frühen, noch in Glas gefertigten Transistoren, mit Metallkappen oder Lackierungen, lichtdicht verpackt werden. Die technische Nutzung findet sich in Fotowiderständen, -dioden und -transistoren.

Der Strom der durch die Bestrahlung im Material hervorgerufen wird, unabhängig vom Erzeugungsprinzip, wird als Fotostrom bezeichnet. Der lichtelektrische Effekt ist sehr ähnlich dem thermoelektrischen Effekt der beispielsweise bei Fotozellen auftritt. Hier wird die Herauslösung von Ladungsträgern nicht durch sichtbare "Lichtstrahlung" sondern durch Wärme, also Infrarotstrahlung, hervorgerufen. Diese infrarote Strahlung kann von aussen zugeführt werden, kann aber auch im Material selbst entstehen.