ทรานสดิวเซอร์แสง-ไฟฟ้า

บทนิยาม

ทรานสดูเซอร์โฟโตอิเล็กทริกเป็นอุปกรณ์กึ่งตัวนำที่เปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า มันใช้ธาตุที่ไวต่อแสงซึ่งปล่อยอิเล็กตรอนเมื่อถูกแสงกระทบ ทำให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าของธาตุเปลี่ยนแปลงและสร้างกระแสไฟฟ้าที่สัดส่วนกับความเข้มของแสงที่ถูกดูดซึม สเกมาติกด้านล่างแสดงโครงสร้างของวัสดุกึ่งตัวนำ

ทรานสดูเซอร์โฟโตอิเล็กทริกดูดซึมรังสีแสงที่กระทบบนวัสดุกึ่งตัวนำ การดูดซึมนี้ทำให้อิเล็กตรอนในวัสดุมีการเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสร้างผลลัพธ์ได้สามอย่าง:

• การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของวัสดุ

• การเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าขาออกของกึ่งตัวนำ

• การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขาออกของกึ่งตัวนำ

การจำแนกประเภทของทรานสดูเซอร์โฟโตอิเล็กทริก

ทรานสดูเซอร์โฟโตอิเล็กทริกถูกจำแนกตามประเภทดังนี้:

เซลล์โฟโตอิมิสซีฟ

เซลล์โฟโตอิมิสซีฟเปลี่ยนโฟตอนเป็นพลังงานไฟฟ้า มันประกอบด้วยแท่งแอนาดและแผ่นแคทโอดที่ทั้งสองชิ้นเคลือบด้วยวัสดุโฟโตอิมิสซีฟเช่น ซีเซียมแอนติโมนี

เมื่อรังสีแสงกระทบแผ่นแคทโอด อิเล็กตรอนจะเริ่มไหลจากแคทโอดไปยังแอนาด ทั้งแอนาดและแคทโอดถูกปิดผนึกภายในหลอดทึบแสงและสุญญากาศ เมื่อรังสีแสงกระทบหลอด อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกจากแคทโอดและเคลื่อนที่ไปยังแอนาด

แอนาดถูกควบคุมให้มีศักย์บวก ทำให้เกิดกระแสโฟโตอิเล็กทริกไหลผ่าน มิติของกระแสไฟฟ้านี้สัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสงที่ผ่านหลอด

เซลล์โฟโตคอนดักทีฟ

เซลล์โฟโตคอนดักทีฟเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้า มันใช้วัสดุกึ่งตัวนำเช่น เซเลเนียมแคดเมียม เยอรมานียม (Ge) หรือ เซเลเนียม (Se) เป็นธาตุที่ไวต่อแสง

เมื่อรังสีแสงกระทบวัสดุกึ่งตัวนำ ความนำไฟฟ้าของวัสดุเพิ่มขึ้น และวัสดุทำงานเหมือนสวิตช์ปิด กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านวัสดุ ทำให้เข็มของมิเตอร์เบน

เซลล์โฟโตโวลตาอิค

เซลล์โฟโตโวลตาอิคเป็นประเภทหนึ่งของทรานสดูเซอร์แบบแอคทีฟ กระแสไฟฟ้าจะเริ่มไหลในเซลล์โฟโตโวลตาอิคเมื่อมีโหลดเชื่อมต่อ ซิลิคอนและเซเลเนียมเป็นวัสดุกึ่งตัวนำที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เมื่อวัสดุกึ่งตัวนำดูดซึมแสง (ไม่ใช่ความร้อน) อิเล็กตรอนฟรีจะเริ่มเคลื่อนที่ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าผลโฟโตโวลตาอิค

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสร้างกระแสในเซลล์ ซึ่งเรียกว่ากระแสโฟโตอิเล็กทริก

โฟโตไดโอด

โฟโตไดโอดเป็นอุปกรณ์กึ่งตัวนำที่เปลี่ยนแสงเป็นกระแสไฟฟ้า เมื่อโฟโตไดโอดดูดซึมพลังงานแสง อิเล็กตรอนในวัสดุกึ่งตัวนำจะเริ่มเคลื่อนที่ โฟโตไดโอดมีเวลาตอบสนองที่สั้นมากและออกแบบมาให้ทำงานภายใต้ไบแอสแบบย้อนกลับ

โฟโตทรานซิสเตอร์

โฟโตทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า สร้างทั้งกระแสและแรงดัน

เซลล์โฟโตโวลตาอิค

เซลล์โฟโตโวลตาอิคเป็นอุปกรณ์ไบโพลาที่ประกอบด้วยวัสดุกึ่งตัวนำที่บรรจุอยู่ในภาชนะใส ทำให้แสงสามารถเข้าถึงธาตุที่ไวต่อแสงได้ง่าย เมื่อธาตุดูดซึมแสง กระแสจะเริ่มไหลจากฐานไปยังเอมิเตอร์ของอุปกรณ์ ซึ่งแล้วจะถูกแปลงเป็นแรงดัน