Fotocelleoverfører
Definition
En fotoelektrisk transducer er en halvlederenhed, der omdanner lysenergi til elektrisk energi. Den anvender et fotosensitivt element, der udsender elektroner, når det bliver ramt af lys, hvilket ændrer elementets elektriske egenskaber og inducerer en strøm, der er proportional med den absorberede lysintensitet. Skematikken nedenfor viser strukturen af halvledermaterialet.
En fotoelektrisk transducer absorberer lysstråling, der falder på dets halvledermaterialer. Denne absorption energiserer materialernes elektroner, hvilket får dem til at bevæge sig. Elektronmobiliteten producerer en af tre effekter:
Klassificering af fotoelektriske transducere
Fotoelektriske transducere klassificeres som følger:
Fotocell
En fotocell omdanner fotoner til elektrisk energi. Den indeholder en anodestang og en katodeplade, begge overdraget med et fotoemissivt materiale såsom cæsiumantimon.
Når lysstrålingen rammer katodepladen, begynder elektroner at flyde fra katoden til anoden. Både anoden og katoden er forseglet inden for en lukket, mørk vakuumrør. Når lysstrålingen når det forsegledes rør, udsendes elektroner fra katoden og bevæger sig mod anoden.
Anoden opretholdes ved et positivt potentiale, hvilket gør, at en fotoelektrisk strøm flyder gennem den. Størrelsen af denne strøm er direkte proportional med intensiteten af lyset, der passerer igennem røret.
Fotoledende cell
En fotoledende cell omdanner lysenergi til elektrisk strøm. Den anvender halvledermaterialer såsom cadmiumselenid, germanium (Ge) eller selen (Se) som det fotosensitive element.
Når et lysstråle rammer halvledermaterialet, øges dens ledrate, og materialet fungerer som en lukket krydsning. Strøm flyder derefter gennem materialet, hvilket skubber pejlen på en måler.
Fotovoltaisk cell
En fotovoltaisk cell er en type aktiv transducer. Strøm begynder at flyde i fotovoltaisk cell, når der forbinder en last til den. Silicium og selen anvendes ofte som halvledermaterialer. Når halvledermaterialet absorberer lys (ikke varme), begynder dets frie elektroner at bevæge sig - et fænomen kendt som fotovoltaisk effekt.
Bevægelsen af elektroner genererer en strøm i cellen, kendt som fotoelektrisk strøm.
Fotodiode
En fotodiode er en halvlederenhed, der omdanner lys til strøm. Når en fotodiode absorberer lysenergi, begynder elektroner i dets halvledermaterialer at bevæge sig. Fotodioden har en meget kort respons tid og er designet til at fungere under omvendt polarisering.
Fototransistor
En fototransistor er en enhed, der omdanner lysenergi til elektrisk energi, både genererer strøm og spænding.
Fotovoltaisk cell
En fotovoltaisk cell er en bipolær enhed, sammensat af halvledermaterialer, indkapslet i en gennemsigtig beholder, der gør, at lys let kan nå det fotosensitive element. Når elementet absorberer lys, begynder en strøm at flyde fra basen til emitteren af enheden, som derefter konverteres til spænding.
