Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Фотоелемент

   
 

Фотоелемент, електронний прилад, в якому в результаті поглинання енергії падаючого на нього оптичного випромінювання генерується ерс ( фотоерс ) або електричний струм (фотострум). Дія Ф. грунтується на фотоелектронній емісії або фотоефекті внутрішньому .

Ф., дія якого заснована на фотоелектронній емісії, є (мал., а) електровакуумний прилад з 2 електродами = фотокатодом і анодом (колектором електронів), поміщеними в вакуумовану або газонаповнені скляний або кварцову колбу. Світловий потік, падаючий на фотокатод, викликає фотоелектронну емісію з його поверхні; при замиканні ланцюга Ф. у ній протікає фотострум, пропорційний світловому потоку. В газонаповнених Ф. в результаті іонізації газу та виникнення несамостійного лавинного електричного розряду в газах фототок посилюється. Найбільш поширені Ф. з сурм'яно-цезієвим і киснево-срібно-цезієвим фотокатодами.

Ф., дія якого заснована на внутрішньому фотоефекті, = напівпровідниковий прилад з гомогенним електронно-дірковим переходом ( р = n -переходом) ( рис. , б), напівпровідниковим гетеропереходом або контактом метал-напівпровідник (див. Шотки діод ). Поглинання оптичного випромінювання в таких Ф. приводить до збільшення числа вільних носіїв усередині напівпровідника . Під дією електричного поля переходу (контакту) носії заряду просторово розділяються (наприклад, в Ф. с р = n -переходом електрони накопичуються в n-області, а дірки = в р-області), в результаті між шарами виникає фотоерс; при замиканні зовнішнього ланцюга Ф. через навантаження починає протікати електричний струм. Матеріалами, з яких виконують напівпровідникові Ф., служать Se, GaAs, CdS, Ge, Si та ін

Ф. зазвичай служать приймачами випромінювання або приймачами світла (напівпровідникові Ф. в цьому випадку нерідко ототожнюють з фотодіодами ); напівпровідникові Ф. використовують також для прямого перетворення енергії сонячного випромінювання в електричну енергію = в сонячних батареях , фотоелектричних генераторах .

Основні параметри та характеристики Ф. 1) Інтегральна чутливість (ІЧ) = відношення фотоструму до викликає його світловому потоку при номінальному анодному напрузі (у вакуумних Ф.) або при короткозамкнених висновках (у напівпровідникових Ф.). Для визначення ИЧ використовують, як правило, еталонні джерела світла (наприклад, лампу розжарювання з відтвореним значенням колірної температури нитки, зазвичай рівним 2840 К). Так, у вакуумних Ф. (з сурм'яно-цезієвим катодом) ІЧ складає близько 150 мка / лм, у селенових = 600 = 700 мка / лм, у германієвих = 3 ? 10 4 мка / лм. 2) Спектральна чутливість = величина, що визначає діапазон значень довжин хвиль оптичного випромінювання, в якому практично можливо використовувати даний Ф. Так, у вакуумних Ф. з сурм'яно-цезієвим катодом цей діапазон становить 0,2 = 0,7 мкм, у кремнієвих = 0,4 = 1,1 мкм, у германієвих = 0,5 = 2,0 мкм. 3) Вольтамперная характеристика = залежність фотоструму від напруги на Ф. при постійному значенні світлового потоку; дозволяє визначити оптимальний робочий режим Ф. Наприклад, у вакуумних Ф. робочий режим вибирається в області насичення (область, в якої фототок практично не змінюється з ростом напруги). Значення фотоструму (що виробляється, наприклад, кремнієвим Ф., освітлюваним лампою розжарювання) можуть при оптимальному навантаженні досягати (у розрахунку на 1 см 2 освітлюваної поверхні) кілька десятків ма (для кремнієвих Ф., освітлюваних лампою розжарювання), а фотоерс = декількох сотень мв. 4) Ккд, або коефіцієнт перетворення сонячного випромінювання (для напівпровідникових Ф., використовуваних як перетворювачів енергії), = відношення електричної потужності, що розвивається Ф. в номінальному навантаженні до падаючої світлової потужності. У кращих зразків Ф. ккд досягає 15 = 18%.

Ф. використовують в автоматики і телемеханіки, фотометрії, вимірювальній техніці, метрології, при оптичних, астрофізичних, космічних дослідженнях, в кіно-і фототехніку, факсимільного зв'язку і т.д.; перспективне використання напівпровідникових Ф. у системах енергопостачання космічних апаратів, морський і річковий навігаційної апаратурі, пристроях живлення радіостанцій і ін

Літ.: Ривкін С. М., Фотоелектричні явища в напівпровідниках, М., 1963; Фотоелектронні прилади, М., 1965; Васильєв А. М., Ландсман А. П., Напівпровідникові фотоперетворювачі М 1971.

© М. М. Колтун.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua