Fotoelektrik Dönüştürücü

Tanım

Fotoelektrik transdüser, ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bir yarıiletken cihazdır. Işıkla vurulduğunda elektron salıveren bir foto-duyarlı eleman kullanır, bu da elemanın elektriksel özelliklerini değiştirir ve emilen ışığın yoğunluğuna orantılı bir akım oluşturur. Aşağıdaki şematik, yarıiletken malzemenin yapısını göstermektedir.

Fotoelektrik transdüser, yarıiletken malzemesine düşen ışık radyasyonunu soğurur. Bu soğurma, malzemenin elektronlarını harekete geçirir. Elektron hareketliliği üç etkiden birini oluşturur:

• Malzemenin direncindeki bir değişiklik.

• Yarıiletkenin çıkış akımındaki bir değişiklik.

• Yarıiletkenin çıkış voltajındaki bir değişiklik.

Fotoelektrik Transdüserlerin Sınıflandırılması

Fotoelektrik transdüserler aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:

Fotoemisif Hücresi

Fotoemisif hücre, fotonları elektrik enerjisine dönüştürür. Fotoda-emisif bir materyal ile kaplanmış anot çubuğu ve katot plakası içerir, örneğin selenyum antimon.

Işık radyasyonu katot plakasına vurduğunda, elektronlar katottan anota doğru hareket eder. Anot ve katot, kapatılmış, opak ve boşaltılan bir tüp içinde yer alır. Işık radyasyonu kapatılmış tüpe ulaştığında, elektronlar katot tarafından salıverilir ve anota doğru hareket eder.

Anot pozitif potansiyelde tutulur, bu da bir fotoelektrik akımın anot üzerinden aktarılmasına neden olur. Bu akımın büyüklüğü, tüpün içinden geçen ışığın yoğunluğuna orantılıdır.

Fotoiletken Hücresi

Fotoiletken hücre, ışık enerjisini elektrik akımına dönüştürür. Foto-duyarlı eleman olarak kadmiyum selenuyum, germenyum (Ge) veya selenyum (Se) gibi yarıiletken malzemeleri kullanır.

Bir ışık demeti yarıiletken malzeme üzerine vurduğunda, malzemenin iletkenliği artar ve malzeme kapanmış bir anahtar gibi davranır. Sonrasında akım malzemenin içinden geçer ve metre işaretçisini devreder.

Fotovoltaik Hücre

Fotovoltaik hücre, aktif bir transdüser türüdür. Bir yük fotovoltaik hücreye bağlandığında, akım hücrede başlar. Silisyum ve selenyum yaygın olarak kullanılan yarıiletken malzemelerdir. Yarıiletken malzeme ışığı (ısı değil) soğurduğunda, serbest elektronları hareket etmeye başlar - bu fenomen fotovoltaik etki olarak bilinir.

Elektronların hareketi hücrede bir akım oluşturur, bu akım fotoelektrik akım olarak adlandırılır.

Fotodiyot

Fotodiyot, ışığı akıma dönüştüren bir yarıiletken cihazdır. Fotodiyot ışık enerjisini soğurduğunda, yarıiletken malzemesindeki elektronlar harekete başlar. Fotodiyot çok kısa tepki süresine sahiptir ve ters yönde çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Fototransistör

Fototransistör, ışık enerjisini hem akım hem de voltaj oluşturarak elektrik enerjisine dönüştüren bir cihazdır.

Fotovoltaik Hücre

Fotovoltaik hücre, ışığın kolayca fotosensör elemanına ulaşabildiği şeffaf bir konteyner içinde kaplanmış yarıiletken malzemeden oluşan bir bipolar cihazdır. Eleman ışık soğurduğunda, cihazın tabandan emetleyiciye doğru bir akım başlar, bu da voltaja dönüştürülür.