Фотоэлектрический преобразователь
Определение
Фотоэлектрический преобразователь — это полупроводниковое устройство, которое преобразует световую энергию в электрическую. Он использует фоточувствительный элемент, который испускает электроны при воздействии света, изменяя электрические свойства элемента и вызывая ток, пропорциональный интенсивности поглощенного света. Схема ниже иллюстрирует структуру полупроводникового материала.
Фотоэлектрический преобразователь поглощает световое излучение, падающее на его полупроводниковый материал. Это поглощение энергизирует электроны материала, заставляя их двигаться. Подвижность электронов вызывает одно из трех эффектов:
Классификация фотоэлектрических преобразователей
Фотоэлектрические преобразователи классифицируются следующим образом:
Фотоэмиссионная ячейка
Фотоэмиссионная ячейка преобразует фотоны в электрическую энергию. Она содержит анодный стержень и катодную пластину, оба покрыты фотоэмиссионным материалом, таким как цезий-сурьма.
Когда световое излучение попадает на катодную пластину, электроны начинают течь от катода к аноду. Оба, анод и катод, герметично закрыты в непрозрачной эвакуированной трубке. Когда световое излучение достигает герметичной трубки, электроны испускаются из катода и движутся к аноду.
Анод поддерживается на положительном потенциале, что вызывает течение фотоэлектрического тока через него. Величина этого тока прямо пропорциональна интенсивности света, проходящего через трубку.
Фотооптронная ячейка
Фотооптронная ячейка преобразует световую энергию в электрический ток. Она использует полупроводниковые материалы, такие как селенид кадмия, германий (Ge) или селен (Se), в качестве фоточувствительного элемента.
Когда световой луч попадает на полупроводниковый материал, его проводимость увеличивается, и материал действует как замкнутый выключатель. Ток затем течет через материал, отклоняя стрелку измерительного прибора.
Фотогальваническая ячейка
Фотогальваническая ячейка — это тип активного преобразователя. Ток начинает течь в фотогальванической ячейке, когда к ней подключается нагрузка. Широко используются полупроводниковые материалы, такие как кремний и селен. Когда полупроводниковый материал поглощает свет (не тепло), его свободные электроны начинают двигаться — явление, известное как фотоэффект.
Движение электронов генерирует ток в ячейке, известный как фотоэлектрический ток.
Фотодиод
Фотодиод — это полупроводниковое устройство, которое преобразует свет в ток. Когда фотодиод поглощает световую энергию, электроны в его полупроводниковом материале начинают двигаться. Фотодиод имеет очень короткое время отклика и предназначен для работы при обратном смещении.
Фототранзистор
Фототранзистор — это устройство, которое преобразует световую энергию в электрическую, генерируя как ток, так и напряжение.
Фотогальваническая ячейка
Фотогальваническая ячейка — это биполярное устройство, состоящее из полупроводникового материала, заключенного в прозрачный контейнер, что позволяет свету легко достигать фоточувствительного элемента. Когда элемент поглощает свет, начинает течь ток от базы к эмиттеру устройства, который затем преобразуется в напряжение.
