Conform teoriei lui Einstein, fiecare foton absorbit de un singur electron. Prin urmare, numărul de suprafață rupte cu electroni în substanța trebuie să fie proporțională cu intensitatea luminii (I lege fotoelectric).
din energia fotonilor incidenti este consumată pentru a executa funcția de lucru de electroni a unei substanțe A și un mesaj de el energie cinetică
ecuația Einstein pentru efectul fotoelectric extern este conservarea energiei în raport cu procesul.
Din ecuația (1), că energia cinetică maximă a fotoelectronilor crește liniar cu frecvența radiației incidente și nu depinde de intensitatea acesteia (legea a II-a efectului fotoelectric). Deoarece cu o scădere a energiei cinetice a frecvenței fasciculului fotoelectron cade (pentru un anumit metalic AO = const.), Apoi la o frecvență suficient de scăzută n = N0 fotoelectroni cu energie cinetică devine zero și se oprește (III Legea fotoelectric), reducând în continuare frecvența efectului fotoelectric. Conform celor de mai sus, vom obține
Valorile Q0 și N0 se numește prag fotoelectric pentru o substanță dată. Acestea depind numai de funcția de lucru de electroni, de exemplu, cu privire la natura chimică a substanței și starea suprafeței sale (inclusiv prezența sau absența altor substanțe pe suprafață).
Pe fenomenul de dispozitive fotoelectrice bazate pe efectul fotoelectric, pentru a primi o varietate de aplicații în diferite domenii ale științei și tehnologiei.
Celulele fotovoltaice - detectoare de radiații care funcționează pe baza efectului fotoelectric și conversia energiei radiante în energie electrică.
În funcție de tipul efectuat de efectul fotoelectric, celulele solare pot fi împărțite în trei grupe:
1. Dispozitiv optic, cu un PhotoEffect extern. Cel mai simplu dintre acestea este un phototube vid (Fig.1). Este un bec de sticlă evacuat, a cărui suprafață interioară (cu excepția ferestrelor de acces radiații) acoperite cu un strat fotosensibil care servește drept fotocatodul. Anodul este utilizat de obicei inel sau o plasă este plasat în centrul cilindrului. Concluzii catod și un anod, montat într-un capac de plastic, sunt atașate la o sursă de tensiune. Dacă fotocatodul cu lumină act electroni pull capabil, atunci circuitul va fotocurentului, intensitatea care crește în prezența între catod și anod de accelerare de tensiune.
Celulele solare cu tuburi vidate lag-free pentru ei există proporționalitate între fotoelectric și intensitatea radiațiilor. Aceste proprietăți permit utilizarea de celule solare cu vid ca un dispozitiv fotometric (de exemplu, o fotoelectrice lumină metru illuminometer - metru iluminare etc.).
Pentru a mări sensibilitatea integral fotocelule vid balon umplut cu gaz rarefiată (Ar sau NE la o presiune de
Pa 110). Aceasta se numește o celulă umplut cu gaz. Fotocurentul este amplificat într-o celulă datorită ionizarea collisional de molecule de gaz fotoelectronilor.
2. fotocelule cu efectul fotoelectric intern, numit fotocelule semiconductoare sau fotorezistori (fotorezistori) posedă o sensibilitate mai mare decât integral în vid. Utilizarea lor pentru fabricarea, PbS, CdS PbSe și alte semiconductori. Dacă fotocatozi de celule solare de vid sunt prag fotoelectric nu este mai mare de 1,1 microni, utilizarea fotorezistori permite măsurători în regiunea de departe infraroșu (microni) cu 34, precum și în domeniile cu raze X și radiații gamma. În plus, acestea sunt compacte și au o tensiune joasă de alimentare. Lipsa fotorezistoare - Întârziere lor notabile, astfel încât acestea nu sunt adecvate pentru înregistrarea rapid variabile fluxuri de lumină.
3. Fotocelule cu ventil efect fotoelectric, fotoelemente numit de suprimare a fasciculului (celule solare cu un strat de blocare), având (ca elemente ale efectului fotoelectric extern) intensitatea radiațiilor strict de proporționalitate fotocurentul sunt mari în comparație cu ei sensibilitate integrală și nu necesită o sursă externă de emf . Printre fotocelulele gate sunt germaniu, siliciu, seleniu, vitriol, sulf, argint și altele. Celulele solare cu siliciu și alte supapa de utilizat pentru a crea celule solare transforma direct energia luminii în energie electrică.
4. fotomultiplicatori (PMT), care este combinat cu efectul efectului fotoelectric extern al emisiei de electroni secundare care are loc în mai multe dynodes. Aceste dispozitive au o sensibilitate mai multe ordine de mărime mai mare decât cea a celulelor solare.
Principalele caracteristici ale fotocelula sunt:
1. Caracteristica curent-tensiune - dependența fotocurentului de tensiunea de alimentare la detectorul de lumină la o iluminare constantă a fotocatodul.
2. Caracteristicile spectrale - dependența de putere a fotocurentul pe lungime de undă radiații incidente la iluminare constantă și o tensiune constantă la detectorul de lumină.
3. Caracteristica de lumină - dependența forței fotocurentul de fluxul luminos al lungimii de undă la o tensiune constantă la detectorul de lumină.
4. Sensibilitate Integral - raportul putere a fotocurentului la puterea totală de radiații într-un interval de lungime de undă selectată.
Caracteristicile curent-tensiune a unei celule fotoelectrice, cu un PhotoEffect extern
Figura 2 prezintă caracteristica curent-tensiune a unei fotocelule vacuum. corespunzând la două fotocatodic iluminărilor diferite (frecvența luminii incidente este același în ambele cazuri). Deoarece tensiunea este crescută treptat, fotocurentul, adică creșterea numărului de fotoelectroni ajung la anod. Natura blândă a curbelor arată că electronii emiși de catod la viteze diferite. Valoarea maximă a INAs fotocurentilor - saturație fotocurent - determinată