ФОТОЭЛЕМЕНТ


ФОТОЭЛЕМЕНТ
ФОТОЭЛЕМЕНТ

- фотоэлектронный прибор, в к-ром в результате поглощения энергии падающего на него оптич. излучения генерируется эдс (фотоэдс )или электрич. ток (фототок).

Ф., действие к-рого основано на фотоэлектронной эмиссии (внеш. фотоэффекте), представляет собой электровакуумный прибор с двумя электродами - фотокатодом и анодом (коллектором электронов), помещёнными в вакууми-рованный либо газонаполненный стеклянный баллон. Фо-токатодом Ф. служит фоточувствит. слой, к-рый наносится либо непосредственно на участок стеклооболочки, либо на металлич. слой (подложку), предварительно осаждённый на стекло, либо на поверхность металлич. пластинки, смонтированной внутри баллона; анод имеет вид металлич. кольца или сетки (рис. 1). Световой поток, падающий на фотокатод, вызывает фотоэлектронную эмиссию с поверхности катода; при замыкании цепи Ф. в ней протекает фототок, пропорц. световому потоку (рис. 2, а). Для улучшения временного разрешения и увеличения пика импульсов фототока катод и анод Ф. обычно располагают плоскопараллельно с зазором 0,3-3 мм, а их выводы выполняют в виде отрезка коаксиальной или полосковой линии, согласованной по волновому сопротивлению с нагрузкой. В газонаполненных Ф. в результате ионизации газа и возникновения несамостоят. лавинного разряда фототок усиливается (напp., коэф. усиления при заполнении Аr составляет 6-8).

5074-49.jpg

Рис. 1. Типичные конструкции вакуумных фотоэлемен тов: А - выводы анода; К - выводы фотокатода; ОК - выводы металлического охранного кольца (устанавли вается для исключения попадания токов утечки на нагрузку).

5074-50.jpg

Рис. 2. Схема фотоэлемента с внешним ( а )и внутренним ( б )фотоэффектом: К - фотокатод; А - анод; Ф - свето вой поток; р и п - области полупроводника с донорной и акцепторной проводимостями; Е- источник постоянного тока, служащий для создания в пространстве между К и А электрического поля, ускоряющего фотоэлектроны; R н - нагрузка. Пунктирной линией обозначен р - n -переход.

Наиб. распространение среди Ф. с внеш. фотоэффектом получили вакуумные Ф. (ВФ) с сурьмяно-цезиевым, многощелочным и кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодами. Применение газонаполненных Ф. ограничено из-за недостаточной стабильности приборов и нелинейности их световой характеристики - зависимости фототока от падающего светового потока.

Ф., действие к-рого основано на внутр. фотоэффекте, представляет собой полупроводниковый прибор с выпрямляющим полупроводниковым переходом ( р - п-перехо-дом), изотипным гетеропереходом или контактом металл- полупроводник (см. Контактные явления в полупроводниках). При поглощении оптич. излучения в таком Ф. (рис. 2, б) увеличивается число свободных носителей заряда внутри полупроводника, к-рые пространственно разделяются электрич. полем перехода (контакта). Избыток носителей заряда, возникающий по обе стороны от потенц. барьера, создаёт в полупроводниковом Ф. (ПФ) разность потенциалов, т. е. фотоэдс. При замыкании внеш. цепи ПФ через нагрузку начинает протекать электрич. ток. В качестве материала для ПФ наиб. часто применяют Se, GaAs, CdS, Ge и Si.

Ф. обычно служат приёмниками оптич. излучения, в т. ч. приёмниками видимого света (ПФ в этом случае нередко отождествляют с фотодиодами); ПФ используют также для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрич. энергию - в солнечных батареях, фото-электрич. генераторах.

Основные параметры и характеристики фотоэлемента. С в е т о в а я (и н т е г р а л ь н а я) ч у в с т в и т е л ь н о с т ь (S)- отношение фототока к вызывающему его световому потоку при номинальном анодном напряжении (у ВФ) или при короткозамкнутых выводах (у ПФ). Для определения S используют, как правило, калиброванные источники света (напр., лампу накаливания с воспроизводимым значением цветовой темп-ры нити, обычно равным 2860 К). Так, у ВФ S составляет 30-150 мкА/лм, у селеновых Ф.- 600-700 мкА/лм, у германиевых - 3.104 мкА/лм. С п е к т р а л ь н а я ч у в с т в и т е л ь н о с т ь (Sl)- отношение фототока к вызывающему его лучистому потоку с длиной волны l. У ВФ диапазон спектральной чувствительности находится в области спектра 115-1200 нм (в зависимости от чувствительности фотокатода и коэф. спектрального пропускания материала входного окна), у кремниевых Ф. он составляет 400-1100 нм, у германиевых - 500-2000 нм. В о л ь т-а м п е р н а я х а р а к т е р и с т и к а- зависимость фототока от напряжения на Ф. при пост. значении светового потока; позволяет определить оптим. рабочий режим Ф. У ВФ рабочий режим выбирается в области насыщения (область, в к-рой фототек практически не меняется с ростом напряжения); такой режим обычно устанавливается при напряжениях 50-100 В. У ПФ (напр., кремниевого, освещаемого лампой накаливания) значения фототока могут достигать при оптим. нагрузке (в расчёте на 1 см 2 освещаемой поверхности) неск. десятков мА, а фо-тоэдс - неск. сотен мВ. Т е м н о в о й т о к (для ВФ) - ток в отсутствие освещения; определяется термоэмиссией фо-токатода и токами утечки, его величина 10-8-10-14 А. Кпд, или к о э ф. п р е о б р а з о в а н и я с о л н е ч н о г о и з л у ч е н и я (для ПФ, используемых в качестве преобразователей энергии),- отношение электрич. мощности, развиваемой Ф. в номинальной нагрузке, к падающей световой мощности; кпд достигает 15-18%.

Ф. широко применяются в автоматике и телемеханике, фотометрии, измерит. технике, метрологии, при оптич. астрофиз. исследованиях, в кино- и фототехнике, факсимильной связи и т. д.; перспективно использование ПФ в системах энергоснабжения космич. аппаратов, в морской и речной навигац. аппаратуре, устройствах питания радиостанций и др.

Лит.: Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д., Полупроводниковые приборы, 4 изд., М., 1987; Берковский А. Г., Гаванин В. А., Зайдель И. Н., Вакуумные фотоэлектронные приборы, 2 изд., М., 1988. В. А. Гаванин, И. П. Воропаев.


Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ФОТОЭЛЕМЕНТ" в других словарях:

  • фотоэлемент — фотоэлемент …   Орфографический словарь-справочник

  • фотоэлемент — Электровакуумный прибор, преобразующий энергию оптического излучения в электрическую, обычную с преобразованием оптического сигнала в электрический, и содержащий фотокатод и анод. [ГОСТ 13820 77] фотоэлемент Приемник излучения, реакция которого… …   Справочник технического переводчика

  • ФОТОЭЛЕМЕНТ — прибор, в котором под действием падающего на него света возникает электродвижущая сила (фотоэдс). Различают фотоэлементы электровакуумные и полупроводниковые. Используют в автоматической контрольной и измерительной аппаратуре …   Большой Энциклопедический словарь

  • ФОТОЭЛЕМЕНТ — ФОТОЭЛЕМЕНТ, разновидность ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА, чье действие зависит от количества света, воздействующего на него. Раньше представлял собой ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВУЮ ТРУБКУ с фоточувствительным КАТОДОМ, сейчас практически все фотоэлементы состоят… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ФОТОЭЛЕМЕНТ — ФОТОЭЛЕМЕНТ, а, муж. (спец.). Электронный прибор, в к ром под действием света возникает электродвижущая сила. | прил. фотоэлементный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • ФОТОЭЛЕМЕНТ — электровакуумный или полупроводниковый прибор, в котором под действием светового потока возникает (см.), который можно усилить с помощью электронных устройств и использовать для управления какой либо системой. Существуют Ф. с внешним, внутренним… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Фотоэлемент — Сурьмяно цезиевый фотоэлемент, использующий явление внешнего фотоэффекта Фотоэлемент электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию …   Википедия

  • фотоэлемент — прибор, в котором под действием падающего на него света возникает электродвижущая сила (фотоЭДС) или электрический ток (фототок). Различают фотоэлементы электровакуумные и полупроводниковые. Используют их в автоматической контрольной и… …   Энциклопедия техники

  • ФОТОЭЛЕМЕНТ — фотоэлектронный прибор, в к ром в результате поглощения падающего на него света возникает эдс (фотоэдс) или генерируется электрич. ток (фототек). Различают вакуумные и газонаполненные Ф., действие к рых осн. на фотоэффекте внешнем, и… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • фотоэлемент — а; м. Электронный прибор, действие которого основано на непосредственном преобразовании световой энергии в электрическую. Система контроля работает на фотоэлементах. * * * фотоэлемент прибор, в котором под действием падающего на него света… …   Энциклопедический словарь

Книги

Другие книги по запросу «ФОТОЭЛЕМЕНТ» >>