Definição
Um transdutor fotoelétrico é um dispositivo semicondutor que converte energia luminosa em energia elétrica. Ele utiliza um elemento fotosensível que emite elétrons quando atingido pela luz, alterando as propriedades elétricas do elemento e induzindo uma corrente proporcional à intensidade da luz absorvida. O esquema abaixo ilustra a estrutura do material semicondutor.
Um transdutor fotoelétrico absorve a radiação luminosa incidente no seu material semicondutor. Esta absorção energiza os elétrons do material, fazendo com que eles se movam. A mobilidade dos elétrons produz um dos três efeitos:
Uma mudança na resistência do material.
Uma mudança na corrente de saída do semicondutor.
Uma mudança na tensão de saída do semicondutor.
Classificação dos Transdutores Fotoelétricos
Os transdutores fotoelétricos são classificados da seguinte forma:
Célula Fotoemissiva
Uma célula fotoemissiva converte fótons em energia elétrica. Ela contém uma haste anódica e uma placa catódica, ambas revestidas com um material fotoemissivo como antimonio de césio.
Quando a radiação luminosa atinge a placa catódica, os elétrons começam a fluir do cátodo para o ânodo. Tanto o ânodo quanto o cátodo estão selados dentro de um tubo fechado, opaco e evacuado. Quando a radiação luminosa atinge o tubo selado, os elétrons são emitidos do cátodo e se movem em direção ao ânodo.
O ânodo é mantido em potencial positivo, causando o fluxo de uma corrente fotoelétrica através dele. A magnitude desta corrente é diretamente proporcional à intensidade da luz que passa pelo tubo.
Célula Fotocondutiva
Uma célula fotocondutiva converte energia luminosa em corrente elétrica. Ela utiliza materiais semicondutores como seleneto de cádmio, germânio (Ge) ou selênio (Se) como o elemento fotosensível.
Quando um feixe de luz atinge o material semicondutor, sua condutividade aumenta, e o material age como um interruptor fechado. A corrente então flui através do material, desviando o ponteiro de um medidor.
Célula Fotovoltaica
Uma célula fotovoltaica é um tipo de transdutor ativo. A corrente começa a fluir na célula fotovoltaica quando uma carga é conectada a ela. O silício e o selênio são comumente usados como materiais semicondutores. Quando o material semicondutor absorve luz (não calor), seus elétrons livres começam a se mover - um fenômeno conhecido como efeito fotovoltaico.
O movimento dos elétrons gera uma corrente na célula, conhecida como corrente fotoelétrica.
Fotodiodo
Um fotodiodo é um dispositivo semicondutor que converte luz em corrente. Quando um fotodiodo absorve energia luminosa, os elétrons em seu material semicondutor começam a se mover. O fotodiodo tem um tempo de resposta muito curto e é projetado para operar sob polarização reversa.
Fototransistor
Um fototransistor é um dispositivo que converte energia luminosa em energia elétrica, gerando tanto corrente quanto tensão.
Célula Fotovoltaica
Uma célula fotovoltaica é um dispositivo bipolar composto por material semicondutor encapsulado em um recipiente transparente, permitindo que a luz atinja facilmente o elemento fotosensível. Quando o elemento absorve luz, uma corrente começa a fluir da base para o emissor do dispositivo, que é então convertida em tensão.
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