Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Фотоэлемент

Фотоэлемент (далее Ф) электронный прибор, в котором в результате поглощения энергии падающего на него оптического излучения генерируется эдс (фотоэдс) или электрический ток (фототок). Действие Ф основывается на фотоэлектронной эмиссии или фотоэффекте внутреннем.

  Ф, действие которого основано на фотоэлектронной эмиссии, представляет собой (рис., а) электровакуумный прибор с 2 электродами – фотокатодом и анодом (коллектором электронов), помещенными в вакуумированную либо газонаполненную стеклянную или кварцевую колбу. Световой поток, падающий на фотокатод, вызывает фотоэлектронную эмиссию с его поверхности; при замыкании цепи Ф в ней протекает фототок, пропорциональный световому потоку. В газонаполненных Ф в результате ионизации газа и возникновения несамостоятельного лавинного электрического разряда в газах фототок усиливается. Наиболее распространены Ф с href="http://Cs-Caesium.info/" title="Caesium">цезиевым и фотокатодами.

  Ф, действие которого основано на внутреннем фотоэффекте, – полупроводниковый прибор с гомогенным электронно-дырочным переходом (р–n-переходом) (рис., б), полупроводниковым гетеропереходом или контактом металл-полупроводник (см. Шотки диод). Поглощение оптического излучения в таких Ф приводит к увеличению числа свободных носителей внутри полупроводника. Под действием электрического поля перехода (контакта) носители заряда пространственно разделяются (например, в Ф с р–n-переходом электроны накапливаются в n-oбласти, а дырки – в р-области), в результате между слоями возникает фотоэдс; при замыкании внешней цепи Ф через нагрузку начинает протекать электрический ток. Материалами, из которых выполняют полупроводниковые Ф, служат , , , , и др.

  Ф обычно служат приемниками излучения или приемниками света (полупроводниковые Ф в этом случае нередко отождествляют с фотодиодами); полупроводниковые Ф используют также для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию – в солнечных батареях, фотоэлектрических генераторах.

  Основные параметры и характеристики Ф 1) Интегральная чувствительность (ИЧ) – отношение фототока к вызывающему его световому потоку при номинальном анодном напряжении (у вакуумных Ф) или при короткозамкнутых выводах (у полупроводниковых Ф). Для определения ИЧ используют, как правило, эталонные источники света (например, лампу накаливания с воспроизводимым значением цветовой температуры нити, обычно равным 2840 К). Так, у вакуумных Ф (с href="http://Cs-Caesium.info/" title="Caesium">цезиевым катодом) ИЧ составляет около 150 мка/лм, у – 600–700 мка/лм, у – 3×104 мка/лм. 2) Спектральная чувствительность – величина, определяющая диапазон значений длин волн оптического излучения, в котором практически возможно использовать данный Ф Так, у вакуумных Ф с href="http://Cs-Caesium.info/" title="Caesium">цезиевым катодом этот диапазон составляет 0,2–0,7 мкм, у – 0,4–1,1 мкм, у – 0,5–2,0 мкм. 3) Вольтамперная характеристика – зависимость фототока от напряжения на Ф при постоянном значении светового потока; позволяет определить оптимальный рабочий режим Ф Например, у вакуумных Ф рабочий режим выбирается в области насыщения (область, в которой фототок практически не меняется с ростом напряжения). Значения фототока (вырабатываемого, например, Ф, освещаемым лампой накаливания) могут при оптимальной нагрузке достигать (в расчете на 1 см2 освещаемой поверхности) несколько десятков ма (для Ф, освещаемых лампой накаливания), а фотоэдс – нескольких сотен мв. 4) Кпд, или коэффициент преобразования солнечного излучения (для полупроводниковых Ф, используемых в качестве преобразователей энергии), – отношение электрической мощности, развиваемой Ф в номинальной нагрузке к падающей световой мощности. У лучших образцов Ф кпд достигает 15–18%.

  Ф используют в автоматике и телемеханике, фотометрии, измерительной технике, метрологии, при оптических, астрофизических, космических исследованиях, в кино- и фототехнике, факсимильной связи и т.д.; перспективно использование полупроводниковых Ф в системах энергоснабжения космических аппаратов, морской и речной навигационной аппаратуре, устройствах питания радиостанций и др.

  Лит.: Рывкин С. М., Фотоэлектрические явления в полупроводниках, М., 1963; Фотоэлектронные приборы, М., 1965; Васильев А. М., Ландсман А. П., Полупроводниковые фотопреобразователи М 1971.

  М. М. Колтун.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 01.07.2022 13:47:47