فوتواoltaic ترانسفورماتور

تعریف

انتقال‌دهنده نوری-برقی یک دستگاه نیمه‌رسانا است که انرژی نوری را به انرژی برقی تبدیل می‌کند. این دستگاه از یک المان حساس به نور استفاده می‌کند که هنگام برخورد با نور الکترون‌ها را آزاد می‌کند، خصوصیات الکتریکی المان را تغییر می‌دهد و جریانی متناسب با شدت نور جذب شده القاء می‌کند. شماتیک زیر ساختار مواد نیمه‌رسانا را نشان می‌دهد.

انتقال‌دهنده نوری-برقی نور تابیده شده روی ماده نیمه‌رسانای آن را جذب می‌کند. این جذب به الکترون‌های ماده انرژی می‌دهد و آن‌ها را موجب حرکت می‌شود. متحرکی الکترون‌ها یکی از سه اثر زیر را ایجاد می‌کند:

• تغییر مقاومت ماده.

• تغییر جریان خروجی نیمه‌رسانا.

• تغییر ولتاژ خروجی نیمه‌رسانا.

طبقه‌بندی انتقال‌دهنده‌های نوری-برقی

انتقال‌دهنده‌های نوری-برقی به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

سلول فتوئمیسیو

سلول فتوئمیسیو فوتون‌ها را به انرژی برقی تبدیل می‌کند. این سلول شامل یک میله آند و یک صفحه کاتد است که هر دو با ماده فتوئمیسیو مانند سزیم-آنتیمون پوشیده شده‌اند.

هنگامی که نور تابیده شده به صفحه کاتد برخورد می‌کند، الکترون‌ها از کاتد به آند شروع به جریان می‌کنند. هر دو آند و کاتد در یک لوله بسته و غیرشفاف تحت فشار قرار دارند. هنگامی که نور تابیده شده به لوله بسته می‌رسد، الکترون‌ها از کاتد آزاد می‌شوند و به سمت آند حرکت می‌کنند.

آند در پتانسیل مثبت نگهداری می‌شود که موجب جریان فتوئلکتریکی از آن می‌شود. شدت این جریان مستقیماً متناسب با شدت نور عبوری از لوله است.

سلول فتوکنداکتیو

سلول فتوکنداکتیو انرژی نوری را به جریان برقی تبدیل می‌کند. این سلول از مواد نیمه‌رسانا مانند سلنید کادمیوم، ژرمانیوم (Ge) یا سلنیوم (Se) به عنوان المان حساس به نور استفاده می‌کند.

هنگامی که پرتو نور به ماده نیمه‌رسانا برخورد می‌کند، رسانایی آن افزایش می‌یابد و ماده مانند یک کلید بسته عمل می‌کند. جریان سپس از طریق ماده جریان می‌یابد و نشانگر یک متر را کج می‌کند.

سلول فتوولتائیک

سلول فتوولتائیک نوعی از انتقال‌دهنده فعال است. جریان در سلول فتوولتائیک هنگامی شروع می‌شود که باری به آن متصل می‌شود. سیلیکون و سلنیوم به طور معمول به عنوان مواد نیمه‌رسانا استفاده می‌شوند. هنگامی که ماده نیمه‌رسانا نور (نه گرما) را جذب می‌کند، الکترون‌های آزاد آن شروع به حرکت می‌کنند - این پدیده به عنوان اثر فتوولتائیک شناخته می‌شود.

حرکت الکترون‌ها جریانی در سلول ایجاد می‌کند که به آن جریان فتوئلکتریکی گفته می‌شود.

فوتودیود

فوتودیود یک دستگاه نیمه‌رسانا است که نور را به جریان تبدیل می‌کند. هنگامی که فوتودیود انرژی نوری را جذب می‌کند، الکترون‌های ماده نیمه‌رسانای آن شروع به حرکت می‌کنند. فوتودیود زمان پاسخ بسیار کوتاهی دارد و برای کار در حالت معکوس طراحی شده است.

فوتوترانزیستور

فوتوترانزیستور دستگاهی است که انرژی نوری را به انرژی برقی تبدیل می‌کند و هم جریان و هم ولتاژ تولید می‌کند.

سلول فتوولتائیک

سلول فتوولتائیک یک دستگاه دوقطبی است که از ماده نیمه‌رسانا تشکیل شده و در یک ظرف شفاف قرار دارد که به نور رسیدن به المان حساس به نور را تسهیل می‌کند. هنگامی که المان نور را جذب می‌کند، جریانی از پایه به امیتر دستگاه شروع به جریان می‌کند که سپس به ولتاژ تبدیل می‌شود.