Trasformatore fotoelettrico

Definizione

Un trasduttore fotoelettrico è un dispositivo a semiconduttore che converte l'energia luminosa in energia elettrica. Utilizza un elemento fotosensibile che emette elettroni quando colpito dalla luce, alterando le proprietà elettriche dell'elemento e inducendo una corrente proporzionale all'intensità della luce assorbita. Lo schema sottostante illustra la struttura del materiale semiconduttore.

Un trasduttore fotoelettrico assorbe la radiazione luminosa incidente sul suo materiale semiconduttore. Questa assorbimento energizza gli elettroni del materiale, causandone il movimento. La mobilità degli elettroni produce uno dei tre effetti seguenti:

• Un cambiamento nella resistenza del materiale.

• Un cambiamento nella corrente di uscita del semiconduttore.

• Un cambiamento nella tensione di uscita del semiconduttore.

Classificazione dei Trasduttori Fotoelettrici

I trasduttori fotoelettrici sono classificati come segue:

Cella Fotoemissiva

Una cella fotoemissiva converte i fotoni in energia elettrica. Contiene un anodo a forma di barra e una placca catodica, entrambi rivestiti con un materiale fotoemissivo come l'antimonio cesio.

Quando la radiazione luminosa colpisce la placca catodica, gli elettroni iniziano a fluire dalla catoda all'anodo. Entrambi l'anodo e la catoda sono sigillati all'interno di un tubo chiuso, opaco e vuoto. Quando la radiazione luminosa raggiunge il tubo sigillato, gli elettroni vengono emessi dalla catoda e si muovono verso l'anodo.

L'anodo è mantenuto ad un potenziale positivo, causando il flusso di una corrente fotoelettrica attraverso di esso. L'entità di questa corrente è direttamente proporzionale all'intensità della luce che passa attraverso il tubo.

Cella Fotoconduttiva

Una cella fotoconduttiva converte l'energia luminosa in corrente elettrica. Utilizza materiali semiconduttori come il selenio di cadmio, il germanio (Ge) o il selenio (Se) come elemento fotosensibile.

Quando un fascio di luce colpisce il materiale semiconduttore, la sua conduttività aumenta, e il materiale agisce come un interruttore chiuso. La corrente quindi scorre attraverso il materiale, deviando l'indicatore di un misuratore.

Cella Fotovoltaica

Una cella fotovoltaica è un tipo di trasduttore attivo. La corrente inizia a fluire nella cella fotovoltaica quando vi viene collegata una carica. Il silicio e il selenio sono comunemente utilizzati come materiali semiconduttori. Quando il materiale semiconduttore assorbe la luce (non il calore), i suoi elettroni liberi iniziano a muoversi, un fenomeno noto come effetto fotovoltaico.

Il movimento degli elettroni genera una corrente nella cella, nota come corrente fotoelettrica.

Fotodiodo

Un fotodiodo è un dispositivo a semiconduttore che converte la luce in corrente. Quando un fotodiodo assorbe l'energia luminosa, gli elettroni nel suo materiale semiconduttore iniziano a muoversi. Il fotodiodo ha un tempo di risposta molto breve ed è progettato per funzionare con polarizzazione inversa.

Fototransistore

Un fototransistore è un dispositivo che converte l'energia luminosa in energia elettrica, generando sia corrente che tensione.

Cella Fotovoltaica

Una cella fotovoltaica è un dispositivo bipolare composto da materiale semiconduttore racchiuso in un contenitore trasparente, permettendo alla luce di raggiungere facilmente l'elemento fotosensibile. Quando l'elemento assorbe la luce, inizia a fluire una corrente dalla base all'emettitore del dispositivo, che viene poi convertita in tensione.