Fotodijelni prenosilac

Definicija

Fotocel je poluprovodnički uređaj koji pretvara svjetlostnu energiju u električnu energiju. Koristi fotosensibilni element koji emitira elektrone kada ga svjetlost pogođe, mijenjajući električne osobine elementa i inducirajući struja proporcionalnu intenzitetu apsorbirane svjetlosti. Slika ispod ilustrira strukturu poluprovodničkog materijala.

Fotocel apsorbira svjetlosnu radijaciju koja pada na njegov poluprovodnički materijal. Ova apsorpcija unaprjeđuje elektrone materijala, uzrokujući da se kreću. Mobilnost elektrona proizvodi jedan od trih efekata:

• Promjena otpora materijala.

• Promjena izlazne struje poluprovodnika.

• Promjena izlaznog napona poluprovodnika.

Klasifikacija fotocela

Fotoceli se klasificiraju sljedećim načinom:

Fotoemisivna celija

Fotoemisivna celija pretvara fotonima u električnu energiju. Sadrži anodni štap i katodnu ploču, oba prekrivena fotoemisivnim materijalom poput caesium antimonija.

Kada svjetlosna radiacija udari u katodnu ploču, elektroni počnu teći od katode do anode. Obje, anoda i katoda, su zapršene unutar zatvorene, tamne i vakuumirane cijevi. Kada svjetlosna radiacija stigne do zapršene cijevi, elektroni se emitiraju s katode i kreću prema anodi.

Anoda se održava na pozitivnom potencijalu, što uzrokuje da fotoelektrična struja teče kroz nju. Veličina ove struje je direktno proporcionalna intenzitetu svjetlosti koja prolazi kroz cijev.

Fotokonduktivna celija

Fotokonduktivna celija pretvara svjetlostnu energiju u električnu struju. Koristi poluprovodničke materijale poput kadmij sulfida, germanij (Ge) ili seleen (Se) kao fotosenzibilni element.

Kada svjetlosni zrak udari u poluprovodnički materijal, njegova provodljivost se povećava, i materijal djeluje kao zatvoreni prekidnik. Tada struja teče kroz materijal, otklonjujući kazaljku mjerača.

Fotovoltaična celija

Fotovoltaična celija je vrsta aktivnog transduktora. Struja počne teći u fotovoltaičnoj celiji kada se opterećenje spoji na nju. Silicij i seleen su često korišteni kao poluprovodnički materijali. Kada poluprovodnički materijal apsorbira svjetlost (a ne toplinu), njegovi slobodni elektroni počnu se pokretati - fenomen poznat kao fotovoltačni efekt.

Pokretanje elektrona generira struju u celiji, poznatu kao fotoelektrična struja.

Fotodioda

Fotodioda je poluprovodnički uređaj koji pretvara svjetlost u struju. Kada fotodioda apsorbira svjetlosnu energiju, elektroni u njenom poluprovodničkom materijalu počnu se pokretati. Fotodioda ima vrlo kratko vrijeme odziva i dizajnirana je za rad pod obrnutim polaritetom.

Fototransistor

Fototransistor je uređaj koji pretvara svjetlosnu energiju u električnu energiju, generirajući i struju i napon.

Fotovoltaična celija

Fotovoltaična celija je bipolarni uređaj sastavljen od poluprovodničkog materijala upakiranog u prozirnu posudu, omogućujući svjetlosti lako dostići fotosenzibilni element. Kada element apsorbira svjetlost, struja počne teći od baze do emitera uređaja, a zatim se pretvara u napon.