Fotobuňka
Definice
Fotopřevodník je polovodičové zařízení, které přeměňuje světelnou energii na elektrickou energii. Používá fotosenzitivní prvek, který emituje elektrony, když ho světlo zasáhne, což mění elektrické vlastnosti prvku a vyvolává proud úměrný intenzitě pohlceného světla. Následující schéma znázorňuje strukturu polovodičového materiálu.
Fotopřevodník absorbuje světelné záření dopadající na jeho polovodičový materiál. Tato absorce osvěžuje elektrony materiálu, což vedrá k jejich pohybu. Pohyblivost elektronů produkuje jeden ze tří efektů:
Klasifikace fotopřevodníků
Fotopřevodníky jsou klasifikovány následovně:
Fotoemisní článek
Fotoemisní článek převádí fotony na elektrickou energii. Obsahuje anodový tyč a katodovou desku, obě pokryté fotoemisním materiálem, jako je antimonat césia.
Když světelné záření dopadne na katodovou desku, elektrony začnou proudit z katody do anody. Oba elektrody jsou uzavřeny v zavřené, opakné evakuované trubici. Když světelné záření dosáhne uzavřené trubice, elektrony jsou emitovány z katody a pohybují se směrem k anodě.
Anoda je udržována v kladném potenciálu, což způsobí, že fotoelektrický proud protéká skrz ni. Velikost tohoto proudu je přímo úměrná intenzitě světla procházející trubicí.
Fotoodvodový článek
Fotoodvodový článek převádí světelnou energii na elektrický proud. Využívá polovodičové materiály, jako je selenid kadmia, germanium (Ge) nebo selen (Se) jako fotosenzitivní prvek.
Když paprsek světla dopadne na polovodičový materiál, jeho vodivost se zvýší a materiál funguje jako uzavřený spínač. Proud pak protéká materiálem, odklánějíc ukazatel měřiče.
Fotovoltaický článek
Fotovoltaický článek je typ aktivního převodníku. Proud začíná protékat v fotovoltaickém článku, když k němu je připojen zátěž. Běžně používanými polovodičovými materiály jsou křemík a selen. Když polovodičový materiál pohlcuje světlo (nikoliv teplo), jeho volné elektrony začnou pohybovat - tento jev se nazývá fotovoltaický efekt.
Pohyb elektronů generuje proud v článku, známý jako fotoelektrický proud.
Fotodioda
Fotodioda je polovodičové zařízení, které převádí světlo na proud. Když fotodioda absorbuje světelnou energii, elektrony v jejím polovodičovém materiálu začnou pohybovat. Fotodioda má velmi krátkou odezvu a je navržena tak, aby fungovala pod záporným polarizací.
Fototranzistor
Fototranzistor je zařízení, které převádí světelnou energii na elektrickou energii, generuje jak proud, tak i napětí.
Fotovoltaický článek
Fotovoltaický článek je bipolární zařízení složené z polovodičového materiálu uzavřeného v průhledné nádobe, což umožňuje snadný přístup světla k fotosenzitivnímu prvku. Jakmile prvek pohlcuje světlo, proud začíná protékat od báze k emiteru zařízení, který je pak převeden na napětí.
