Fotoverteger
Definisjon
En fotoelektrisk overfører er et halvlederapparat som konverterer lysenergi til elektrisk energi. Den bruker et fotosensitivt element som utløser elektroner når det treffes av lys, noe som endrer elementets elektriske egenskaper og inducerer en strøm proporsjonal med intensiteten av det absorberte lyset. Skissen under illustrerer strukturen av halvledermaterialet.
En fotoelektrisk overfører absorberer lysstråling som treffer dens halvledermaterial. Dette absorpsjonen gir energi til materialets elektroner, noe som får dem til å bevege seg. Elektronenes mobilitet produserer ett av tre effekter:
Klassifisering av fotoelektriske overførere
Fotoelektriske overførere er klassifisert som følger:
Fotoemissiv celle
En fotoemissiv celle konverterer fotoner til elektrisk energi. Den inneholder en anodestang og en katodeplate, begge belagt med et fotoemissivt materiale som caesium antimon.
Når lysstråling treffer katodeplaten, begynner elektroner å flyte fra katoden til anoden. Både anoden og katoden er forseglet innenfor en lukket, mørk vakuumrør. Når lysstråling når det forseglete røret, utløses elektroner fra katoden og beveger seg mot anoden.
Anoden holdes ved en positiv potensial, noe som fører til at en fotoelektrisk strøm flyter gjennom den. Størrelsen på denne strømmen er direkte proporsjonal med intensiteten av lyset som passerer gjennom røret.
Fotokonduktiv celle
En fotokonduktiv celle konverterer lysenergi til elektrisk strøm. Den bruker halvledermaterialer som kadmium selenid, germanium (Ge) eller selen (Se) som fotosensorelement.
Når et lysstråle treffer halvledermaterialet, øker dets ledningskapasitet, og materialet fungerer som en stengt skru. Strøm flyter da gjennom materialet, og pekeren på en måler instrument deflekteres.
Fotovoltaisk celle
En fotovoltaisk celle er en type aktiv overfører. Strøm begynner å flyte i fotovoltaisk cellen når en last kobles til den. Silisium og selen er vanlige halvledermaterialer. Når halvledermaterialet absorberer lys (ikke varme), begynner dets frie elektroner å bevege seg - et fenomen kjent som fotovoltaisk effekt.
Bevegelsen av elektroner genererer en strøm i cellen, kjent som fotoelektrisk strøm.
Fotodiode
En fotodiode er et halvlederapparat som konverterer lys til strøm. Når en fotodiode absorberer lysenergi, begynner elektronene i dets halvledermaterial å bevege seg. Fotodioden har en veldig kort respons tid og er designet for å fungere under reverspoling.
Fototransistor
En fototransistor er et apparat som konverterer lysenergi til elektrisk energi, og genererer både strøm og spenning.
Fotovoltaisk celle
En fotovoltaisk celle er et bipolært apparat sammensatt av halvledermaterial innesluttet i et gjennomsiktig beholder, som lar lys nå det fotosensitive elementet lett. Når elementet absorberer lys, begynner en strøm å flyte fra basen til emitteren av apparatet, som deretter konverteres til spenning.
