Фотоелектричен преобразувател
Определение
Фотоелектрическият преобразувател е полупроводниково устройство, което преобразува светлинна енергия в електрическа енергия. Използва фоточувствителен елемент, който излъчва електрони, когато го удари светлина, изменяйки електрическите свойства на елемента и предизвиквайки ток, пропорционален на интензитета на погълнатата светлина. Схемата по-долу илюстрира структурата на полупроводниковия материал.
Фотоелектрическият преобразувател поглъща светлинното лъчение, падащо върху неговия полупроводников материал. Това поглъщане активира електроните в материала, причинявайки им да се движе. Движението на електроните произвежда един от трите следни ефекти:
Класификация на фотоелектрическите преобразуватели
Фотоелектрическите преобразуватели се класифицират както следва:
Фотоизлъчвателна клетка
Фотоизлъчвателната клетка преобразува фотони в електрическа енергия. Съдържа аноден стержен и катодна плоча, покрити с фотоизлъчвателен материал, такъв като цезий-антимоний.
Когато светлинното лъчение удари катодната плоча, електроните започват да текат от катода към анода. И анодът, и катодът са запечатани в затворена, непрозрачна евакуирана тръба. Когато светлинното лъчение достигне запечатаната тръба, електроните се излъчват от катода и се движат към анода.
Анодът се поддържа при положителен потенциал, причинявайки фотоелектрически ток да протече през него. Магнитудата на този ток е директно пропорционална на интензитета на светлината, минаваща през тръбата.
Фотопроводима клетка
Фотопроводимата клетка преобразува светлинна енергия в електрически ток. Използва полупроводникови материали, такива като кадмиев селенид, германий (Ge) или селений (Se), като фоточувствителен елемент.
Когато светлинен лъч удари полупроводниковия материал, неговата проводимост се увеличава и материалът действа като затворен ключ. Токът тогава протича през материала, отклонявайки стрелката на милиметъра.
Фотоелектрическа клетка
Фотоелектрическата клетка е вид активен преобразувател. Токът започва да протича в фотоелектрическата клетка, когато към нея се свърже натоварване. Често използвани полупроводникови материали са силиций и селений. Когато полупроводниковият материал погълне светлина (не топлина), свободните му електрони започват да се движат – феномен, известен като фотоелектрически ефект.
Движението на електроните генерира ток в клетката, известен като фотоелектрически ток.
Фотодиод
Фотодиодът е полупроводниково устройство, което преобразува светлина в ток. Когато фотодиодът погълне светлинна енергия, електроните в неговия полупроводников материал започват да се движат. Фотодиодът има много кратко време за отговор и е проектиран да работи при обратно напрежение.
Фототранзистор
Фототранзисторът е устройство, което преобразува светлинна енергия в електрическа енергия, генерирайки както ток, така и напрежение.
Фотоелектрическа клетка
Фотоелектрическата клетка е биполярно устройство, състоящо се от полупроводников материал, заключен в прозрачен контейнер, позволяващ на светлината лесно да достигне до фоточувствителния елемент. Когато елементът погълне светлина, токът започва да протича от базата към емитера на устройството, който след това се преобразува в напрежение.
