प्रकाश-विद्युत परिवर्तक
परिभाषा
प्रकाश-विद्युत ट्रांसड्यूसर एक अर्धचालक उपकरण है जो प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसमें एक प्रकाश-संवेदनशील तत्व होता है जो प्रकाश से निकट आने पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है, जिससे तत्व के विद्युतीय गुणधर्म बदल जाते हैं और चुंबकीय धारा का उत्पादन होता है, जो अवशोषित प्रकाश की तीव्रता के अनुपात में होता है। नीचे दिए गए चित्र में अर्धचालक सामग्री की संरचना दर्शाई गई है।
प्रकाश-विद्युत ट्रांसड्यूसर अपनी अर्धचालक सामग्री पर आपतित प्रकाश विकिरण को अवशोषित करता है। यह अवशोषण सामग्री के इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जावान करता है, जिससे वे गति करने लगते हैं। इलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता तीन में से एक प्रभाव का कारण बनती है:
प्रकाश-विद्युत ट्रांसड्यूसर का वर्गीकरण
प्रकाश-विद्युत ट्रांसड्यूसर निम्नलिखित वर्गों में वर्गीकृत किए जाते हैं:
प्रकाश-उत्सर्जन कोशिका
प्रकाश-उत्सर्जन कोशिका फोटॉनों को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है। इसमें एक ऐनोड रॉड और एक कैथोड प्लेट होती है, दोनों पर प्रकाश-उत्सर्जन सामग्री जैसे सीजियम एंटिमोनी का कोटिंग होता है।
जब प्रकाश विकिरण कैथोड प्लेट पर प्रहार करता है, तो इलेक्ट्रॉन कैथोड से ऐनोड की ओर बहना शुरू हो जाते हैं। दोनों ऐनोड और कैथोड एक बंद, अपारदर्शी वायु निकाले गए ट्यूब में सील किए जाते हैं। जब प्रकाश विकिरण ट्यूब तक पहुंचता है, तो कैथोड से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं और ऐनोड की ओर बहते हैं।
ऐनोड को धनात्मक संभावना पर रखा जाता है, जिससे फोटोइलेक्ट्रिक धारा ऐनोड से बहती है। इस धारा का परिमाण प्रकाश की तीव्रता के अनुपात में निर्धारित होता है जो ट्यूब से गुजरता है।
प्रकाश-चालक कोशिका
प्रकाश-चालक कोशिका प्रकाश ऊर्जा को विद्युत धारा में परिवर्तित करती है। इसमें कैडमियम सेलेनाइड, जर्मेनियम (Ge) या सेलेनियम (Se) जैसी अर्धचालक सामग्री का उपयोग प्रकाश-संवेदनशील तत्व के रूप में किया जाता है।
जब प्रकाश किरण अर्धचालक सामग्री पर प्रहार करती है, तो इसकी चालकता बढ़ जाती है, और सामग्री एक बंद स्विच की तरह कार्य करती है। तब धारा सामग्री के माध्यम से बहती है, जिससे मीटर का पाइंटर विक्षेपित होता है।
फोटोवोल्टेक कोशिका
फोटोवोल्टेक कोशिका एक प्रकार की सक्रिय ट्रांसड्यूसर है। जब इसे लोड को जोड़ा जाता है, तो फोटोवोल्टेक कोशिका में धारा बहना शुरू हो जाती है। सिलिकॉन और सेलेनियम अक्सर अर्धचालक सामग्री के रूप में उपयोग किए जाते हैं। जब अर्धचालक सामग्री प्रकाश (गर्मी नहीं) को अवशोषित करती है, तो इसके स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन चलना शुरू कर देते हैं - यह घटना फोटोवोल्टेक प्रभाव के रूप में जानी जाती है।
इलेक्ट्रॉनों की गति सेल में एक धारा उत्पन्न करती है, जिसे फोटोइलेक्ट्रिक धारा कहा जाता है।
फोटोडायोड
फोटोडायोड एक अर्धचालक उपकरण है जो प्रकाश को धारा में परिवर्तित करता है। जब फोटोडायोड प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है, तो इसके अर्धचालक सामग्री के इलेक्ट्रॉन चलना शुरू कर देते हैं। फोटोडायोड का प्रतिक्रिया समय बहुत कम होता है और यह उलटी विकृति के तहत काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
फोटोट्रांजिस्टर
फोटोट्रांजिस्टर एक उपकरण है जो प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जिससे धारा और वोल्टेज दोनों उत्पन्न होते हैं।
फोटोवोल्टेक कोशिका
फोटोवोल्टेक कोशिका एक द्विध्रुवीय उपकरण है जो अर्धचालक सामग्री से बना होता है, जो एक पारदर्शी कंटेनर में बंद होता है, जिससे प्रकाश आसानी से प्रकाश-संवेदनशील तत्व तक पहुंच सकता है। जब तत्व प्रकाश को अवशोषित करता है, तो धारा उपकरण के बेस से इमिटर तक बहना शुरू हो जाती है, जिसे फिर वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है।
