ترانسفورماتور نوری الکتریکی
تعریف
انتقالدهنده فتوالکتریک یک دستگاه نیمهرسانا است که انرژی نوری را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. این دستگاه از یک عنصر حساس به نور استفاده میکند که هنگام برخورد با نور الکترونها را آزاد میکند و باعث تغییر در خواص الکتریکی عنصر میشود و جریانی متناسب با شدت نور جذب شده القاء میکند. شماتیک زیر ساختار مواد نیمهرسانا را نمایش میدهد.
انتقالدهنده فتوالکتریک نور تابیده شده بر روی ماده نیمهرسانای خود را جذب میکند. این جذب منجر به تحریک الکترونهای ماده و حرکت آنها میشود. حرکت الکترونها یکی از سه اثر زیر را ایجاد میکند:
طبقهبندی انتقالدهندههای فتوالکتریک
انتقالدهندههای فتوالکتریک به صورت زیر طبقهبندی میشوند:
سلول فوتوامیسیونی
سلول فوتوامیسیونی فوتونها را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. این سلول شامل یک سیم آند و یک صفحه کاتد است که هر دو با یک ماده فوتوامیسیونی مانند آنتیمون سزیم پوشش داده شدهاند.
هنگامی که نور بر صفحه کاتد تابیده میشود، الکترونها از کاتد به آند شروع به جریان میکنند. هر دو آند و کاتد در یک لوله بسته و کدر قرار دارند. هنگامی که نور به لوله بسته میرسد، الکترونها از کاتد آزاد میشوند و به سمت آند حرکت میکنند.
آند در یک پتانسیل مثبت نگهداری میشود که باعث جریان الکتریکی فوتوالکتریک از آن میشود. شدت این جریان مستقیماً متناسب با شدت نور عبوری از لوله است.
سلول فوتوکندوکتیو
سلول فوتوکندوکتیو انرژی نوری را به جریان الکتریکی تبدیل میکند. این سلول از مواد نیمهرسانا مانند سلنید کادمیوم، ژرمانیوم (Ge) یا سلنیوم (Se) به عنوان عنصر حساس به نور استفاده میکند.
هنگامی که پرتو نور بر روی ماده نیمهرسانا تابیده میشود، رسانایی آن افزایش مییابد و ماده مانند یک کلید بسته عمل میکند. سپس جریان از ماده عبور میکند و عقربه یک دستگاه اندازهگیری را حرکت میدهد.
سلول فتوولتائیک
سلول فتوولتائیک نوعی از انتقالدهندههای فعال است. جریان در سلول فتوولتائیک هنگامی شروع میشود که یک بار به آن متصل میشود. سیلیکون و سلنیوم به عنوان مواد نیمهرسانا معمولاً استفاده میشوند. هنگامی که ماده نیمهرسانا نور (نه گرما) را جذب میکند، الکترونهای آزاد آن شروع به حرکت میکنند - این پدیده به اثر فتوولتائیک معروف است.
حرکت الکترونها یک جریان در سلول ایجاد میکند که به آن جریان فوتوالکتریک 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 پیشرفتی طراحی شده است.
فوتوترانزیستور
فوتوترانزیستور یک دستگاه است که انرژی نوری را به انرژی الکتریکی 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 عنصر حساس به نور را تسهیل میکند. هنگامی که عنصر نور را جذب میکند، جریانی از پایه به امیتر دستگاه شروع به جریان میکند که سپس به ولتاژ تبدیل میشود.
