Fotocelltransducer
Definition
En fotoelektrisk transducer är en halvledar enhet som omvandlar ljusenergi till elektrisk energi. Den använder ett ljuskänsligt element som utstrålar elektroner när det träffas av ljus, vilket ändrar elementets elektriska egenskaper och inducerar en ström som är proportionell mot den absorberade ljusintensiteten. Skissen nedan illustrerar strukturen av halvledarmaterialet.
En fotoelektrisk transducer absorberar ljusstrålning som faller på dess halvledarmaterial. Denna absorption ger energi åt materialets elektroner, vilket gör att de rör sig. Elektronernas rörlighet producerar en av tre effekter:
Klassificering av fotoelektriska transducere
Fotoelektriska transducere klassificeras enligt följande:
Fotoutrinningscell
En fotoutrinningscell omvandlar fotoner till elektrisk energi. Den innehåller en anodstav och en katodplatta, båda belagda med ett fotoutrinningsmaterial som till exempel cesium antimon.
När ljusstrålning träffar katodplattan börjar elektroner flöda från katoden till anoden. Både anoden och katoden är inneslutna i en stängd, opak evacuerad rör. När ljusstrålning når det stängda röret utstrålas elektroner från katoden och rör sig mot anoden.
Anoden hålls vid en positiv potential, vilket gör att en fotoelektrisk ström flödar genom den. Storleken på denna ström är direkt proportionell mot intensiteten av det ljus som passerar genom röret.
Fotokonduktiv cell
En fotokonduktiv cell omvandlar ljusenergi till elektrisk ström. Den använder halvledarmaterial som till exempel kadmium selenid, germanium (Ge) eller selenium (Se) som ljuskänsligt element.
När ett ljusbåge träffar halvledarmaterialet ökar dess ledningsförmåga, och materialet fungerar som en stängd brytare. Ström flödar sedan genom materialet, vilket avlägsnar pekaren på en mätare.
Fotovoltaisk cell
En fotovoltaisk cell är en typ av aktiv transducer. Ström börjar flöda i fotovoltaiska cellen när en last ansluts till den. Silikon och selenium används ofta som halvledarmaterial. När halvledarmaterialet absorberar ljus (inte värme) börjar dess fria elektroner röra sig - ett fenomen som kallas fotovoltaisk effekt.
Elektronernas rörelse genererar en ström i cellen, känd som fotoelektrisk ström.
Fotodiode
En fotodiode är en halvledarenhet som omvandlar ljus till ström. När en fotodiode absorberar ljusenergi börjar elektronerna i dess halvledarmaterial röra sig. Fotodioden har en mycket kort respons tid och är utformad för att fungera under bakåtvänt bias.
Fototransistor
En fototransistor är en enhet som omvandlar ljusenergi till elektrisk energi, vilket genererar både ström och spänning.
Fotovoltaisk cell
En fotovoltaisk cell är en bipolär enhet bestående av halvledarmaterial inneslutet i en transparent behållare, vilket gör att ljus enkelt kan nå det ljuskänsliga elementet. När elementet absorberar ljus börjar en ström flöda från basen till emittenten i enheten, vilket sedan omvandlas till spänning.
