Fototransduser

Definicija

Fotopreobrazovac je poluprovodnički uređaj koji pretvara svetlosnu energiju u električnu energiju. Koristi fotosensibilni element koji emituje elektrone kada ga udari svetlost, menjajući električne osobine elementa i indukujući struju proporcionalnu intenzitetu apsorbovane svetlosti. Sema ispod ilustruje strukturu poluprovodničkog materijala.

Fotopreobrazovac apsorbira svetlosnu radijaciju koja pada na njegov poluprovodnički materijal. Ova apsorpcija energizuje elektrone materijala, dovodeći do njihove mobilnosti. Mobilnost elektrona proizvodi jedan od tri efekta:

• Promena otpora materijala.

• Promena izlazne struje poluprovodnika.

• Promena izlaznog napona poluprovodnika.

Klasifikacija fotopreobrazovalaca

Fotopreobrazovalci su klasifikovani na sledeći način:

Fotoemisivna celija

Fotoemisivna celija pretvara fotonima u električnu energiju. Sadrži anodnu štapicu i katodnu ploču, obe prekrivenje fotoemisivnim materijalom kao što je cezijum antimonij.

Kada svetlosna radijacija udari katodnu ploču, elektroni počinju da teku od katode ka anodi. I anoda i katoda su zapečaćene unutar zatvorene, tamne i vakuumirane cevi. Kada svetlosna radijacija stigne do zapečaćene cevi, elektroni se emituju sa katode i kreću prema anodi.

Anoda se održava pod pozitivnim potencijalom, što dovodi do toka fotoelektrične struje kroz nju. Intenzitet ove struje je direktno proporcionalan intenzitetu svetlosti koja prolazi kroz cev.

Fotokonduktivna celija

Fotokonduktivna celija pretvara svetlosnu energiju u električnu struju. Koristi poluprovodničke materijale kao što su selenid kadmija, germanij (Ge) ili selenium (Se) kao fotosenzibilni element.

Kada svetlosni zrak udari poluprovodnički materijal, njegova provodljivost se povećava, i materijal deluje kao zatvoreni prekidnik. Struja tada teče kroz materijal, odbijajući kazaljku merila.

Fotovoltaična celija

Fotovoltaična celija je tip aktivnog preobrazovalca. Struja počinje da teče u fotovoltaičnoj celiji kada se opterećenje spoji na nju. Silicijum i selenium se često koriste kao poluprovodnički materijali. Kada poluprovodnički materijal apsorbira svetlost (a ne toplotu), njegovi slobodni elektroni počinju da se kreću – fenomen poznat kao fotovoltačni efekat.

Kretanje elektrona generiše struju u celiji, poznatu kao fotoelektrična struja.

Fotodioda

Fotodioda je poluprovodnički uređaj koji pretvara svetlost u struju. Kada fotodioda apsorbira svetlosnu energiju, elektroni u njenom poluprovodničkom materijalu počinju da se kreću. Fotodioda ima vrlo kratko vreme odziva i dizajnirana je da radi pod obrnutim polaritetom.

Fototransistor

Fototransistor je uređaj koji pretvara svetlosnu energiju u električnu energiju, generišući i struju i napon.

Fotovoltaična celija

Fotovoltaična celija je bipolarni uređaj sastavljen od poluprovodničkog materijala upakovanog u prozirnu kutiju, omogućavajući lako dostizanje svetlosti do fotosenzibilnog elementa. Kada element apsorbira svetlost, struja počinje da teče od baze prema emiteru uređaja, što se zatim pretvara u napon.