Chuyển đổi quang điện

Định nghĩa

Bộ chuyển đổi quang điện là thiết bị bán dẫn chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Nó sử dụng phần tử nhạy sáng phát ra electron khi bị ánh sáng chiếu vào, thay đổi đặc tính điện của phần tử và tạo ra dòng điện tỷ lệ với cường độ ánh sáng hấp thụ. Sơ đồ dưới đây minh họa cấu trúc của vật liệu bán dẫn.

Bộ chuyển đổi quang điện hấp thụ bức xạ ánh sáng chiếu lên vật liệu bán dẫn của nó. Việc hấp thụ này làm tăng năng lượng cho các electron trong vật liệu, khiến chúng di chuyển. Sự di chuyển của electron tạo ra một trong ba hiệu ứng:

• Thay đổi độ kháng của vật liệu.

• Thay đổi dòng điện đầu ra của bán dẫn.

• Thay đổi điện áp đầu ra của bán dẫn.

Phân loại Bộ chuyển đổi Quang điện

Bộ chuyển đổi quang điện được phân loại như sau:

Tế bào Quang phát xạ

Tế bào quang phát xạ chuyển đổi photon thành năng lượng điện. Nó chứa thanh anot và tấm catot, cả hai đều được phủ bằng vật liệu quang phát xạ như antimon caesi.

Khi bức xạ ánh sáng chiếu vào tấm catot, electron bắt đầu chảy từ catot đến anot. Cả anot và catot đều được niêm phong trong một ống kín, không trong suốt và đã được hút chân không. Khi bức xạ ánh sáng đạt tới ống kín, electron được phát ra từ catot và di chuyển về phía anot.

Anot được duy trì ở tiềm năng dương, gây ra dòng điện quang phát xạ chảy qua nó. Mức độ của dòng điện này tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng đi qua ống.

Tế bào Quang dẫn điện

Tế bào quang dẫn điện chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành dòng điện. Nó sử dụng vật liệu bán dẫn như selenit cadmi, germani (Ge) hoặc selen (Se) làm phần tử cảm biến ánh sáng.

Khi tia sáng chiếu vào vật liệu bán dẫn, khả năng dẫn điện của nó tăng lên, và vật liệu hoạt động như một công tắc đóng. Dòng điện sau đó chảy qua vật liệu, làm lệch kim đồng hồ.

Tế bào Quang điện

Tế bào quang điện là loại bộ chuyển đổi chủ động. Dòng điện bắt đầu chảy trong tế bào quang điện khi có tải được kết nối với nó. Silicon và selen thường được sử dụng làm vật liệu bán dẫn. Khi vật liệu bán dẫn hấp thụ ánh sáng (không phải nhiệt), các electron tự do bắt đầu di chuyển - hiện tượng được gọi là hiệu ứng quang điện.

Sự di chuyển của electron tạo ra dòng điện trong tế bào, được gọi là dòng điện quang điện.

Quang điôt

Quang điôt là thiết bị bán dẫn chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện. Khi quang điôt hấp thụ năng lượng ánh sáng, các electron trong vật liệu bán dẫn của nó bắt đầu di chuyển. Quang điôt có thời gian phản hồi rất ngắn và được thiết kế để hoạt động dưới chế độ ngược cực.

Quang tranzito

Quang tranzito là thiết bị chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện, tạo ra cả dòng điện và điện áp.

Tế bào Quang điện

Tế bào quang điện là thiết bị lưỡng cực bao gồm vật liệu bán dẫn được bao bọc trong một vỏ trong suốt, cho phép ánh sáng dễ dàng tiếp cận phần tử nhạy sáng. Khi phần tử hấp thụ ánh sáng, dòng điện bắt đầu chảy từ chân đế đến chân phát của thiết bị, sau đó được chuyển đổi thành điện áp.