Фотоэлемент – определение (понятие)э

Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создал Александр Столетов в конце XIX века.

Фотоэлемент — фотоэлектрический электронный прибор с внешним фотоэффектом, предназначенный для преобразования световой энергии в электрическую. В фотоэлементах используется явление фотоэлектронной эмиссии, заключающееся в том, что при попадании света от постороннего источника на катод последний начинает излучать электроны, которые затем попадают на анод с положительным потенциалом. Фотоэлементы работают только в цепях постоянного тока. Для питания фотоэлемента необходим источник тока постоянного напряжения, величина которого указывается в справочнике. На практике в большинстве случаев в цепь фотоэлемента включается нагрузочное сопротивление. В зависимости от протекающего в цепи фотоэлемента тока (зависящего от интенсивности светового потока) на нагрузочном сопротивлении падает напряжение. Это напряжение подается во внешнюю цепь для дальнейшего усиления.
Свойства, параметры и характеристики фотоэлементов зависят от свойств применяемого катода. В современных фотоэлементах применяются в основном два типа катодов — кислородно-цезиевый и сурьмяно-цезиевый.
Фотоэлементы выпускаются двух типов — вакуумные и газонаполненные. В вакуумных фотоэлементах ток образуется только фотоэлектронами, а в газонаполненных фотоэлектронный ток еще и усиливается за счет ионизации газа, производимой фототоком. Газонаполненные фотоэлементы обладают большей чувствительностью, чем вакуумные, но менее стабильны в работе и обладают некоторой инерционностью. Основным параметром фотоэлемента является его чувствительность, определяемая отношением величины фототока к величине светового потока, вызвавшего его. Чувствительность измеряется в мкA/лм. Фотоэлемент реагирует на интенсивность светового потока и его частоту, поэтому чувствительность его разделяется на интегральную (по интенсивности) и спектральную (по частоте). Интегральная чувствительность характеризует способность фотоэлемента реагировать на воздействие всего светового потока, содержащего световые колебания различных частот от ультрафиолетовых до инфракрасных. Спектральная чувствительность фотоэлемента характеризует его способность реагировать на световые колебания одной частоты.

Незначительные сотрясения фотоэлемента приводят к возникновению микрофонного эффекта, поэтому во всех схемах и в особенности при большом усилении фотоэлементы необходимо амортизировать.
В процессе эксплуатации фотоэлементов наблюдается явление утомляемости, выражающееся в том, что в фотоэлементах, обладающих относительно большой чувствительностью при малых и очень больших световых потоках, чувствительность быстро уменьшается во времени, доходя до 25% первоначальной величины. Для устранения утомляемости фотоэлемент необходимо поместить в темноту на некоторое время, в течение которого чувствительность восстанавливается почти до 100%.

Фотоэлемент., 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 Фотоэлемента в ней протекает фототок, пропорциональный световому потоку. В газонаполненных Фотоэлементах в результате ионизации газа и возникновения несамостоятельного лавинного электрического разряда в газах фототок усиливается. Наиболее распространены Ф. с сурьмяно-цезиевым и кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодами.

Фотоэлемент, действие которого основано на внутреннем фотоэффекте, – полупроводниковый прибор с гомогенным электронно-дырочным переходом (р–n -переходом)

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 Se, GaAs, CdS, Ge, Si и др.

Фотоэлемент, фототок, виды фото…метров

Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Преобразование энергии в ФЭП основано на фотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.