§ 152. fotocelule și foto-
Celula foto este numit un dispozitiv în care impactul energiei radiante în domeniul optic determină o modificare a proprietăților sale electrice.
Fotocelulele sunt clasificate în trei tipuri: 1) cu PhotoEffect extern, 2), cu efectul fotoelectric intern, și 3) un strat barieră.
Fotocelula cu acțiunea PhotoEffect externă face ca lumina de ieșire din stratul de suprafață al electronilor fotocatod în spațiul exterior - într-un vid sau gaz sever rarefiată.
Dispozitiv de conducere astfel fotocelulă este prezentată în Fig. 226, precum și. Pe peretele interior al becului din sticlă 1 din care este evacuat aerul, pe de o parte fotocatodic 2. fotocatozii antimoniu cesiu utilizate pe scară largă aplicat. Centrul fotocelula balon de vid armat anod metalic 3 sub forma unui inel sau plăcuță. Balonul este prevăzut cu un capac de plastic 4. In partea de jos a capacului sunt pini de contact 5 la care firele de legătură sunt furnizate de fotocatod și anod. Cu aceste știfturi introduse în celula fotoelementnuyu panoului.
Pentru a utiliza o fotocelulă la anod și catod sursa conectată de energie electrică - baterie.
Anodul este conectat la borna pozitivă și fotocatodul - cu terminalul negativ al unei surse de energie electrică.
Sub efectul furnizat electrozii din interiorul câmpului electric de tensiune fotocelula este format, iar electronii sunt emise de la suprafața iluminată de fotocatodul sunt îndreptate spre anod încărcat pozitiv. Acești electroni creează în circuitul curentului anod, care poate fi măsurată cu un galvanometru. Celula foto pașaport este indicat de sensibilitatea sa, care este raportul dintre fotocurentului (în microamperi sau ma) obținute în circuit pe unitate flux luminos (lumeni) incidente pe fotocatod.
Pentru a mări sensibilitatea fotocelulele în interiorul vasului, uneori, se injectează o cantitate mică de gaz, de obicei argon. Astfel de celule solare sunt numite umplute cu gaz. Amploarea sensibilității tipului fotoelemente variază de la 20 până la 150 microamperi / lm.
are caracteristica curent-tensiune pentru utilizarea practică a importanței fotocelule (fig. 226, b). Ea exprimă dependența fotocurentului de tensiunea aplicată la bornele fotocelulei la o cantitate constantă de lumină luminoase fotocatodul.
vid Rezistența internă fotocelule sute de megohmi și gazonapolnennyh - câteva zeci de megohmi. Dispozitiv fotovoltaic Schema cu efectul fotoelectric intern, numit fotorezistori (FS) sau Fotorezistul prezentat în Fig. 227, precum și.
Photoresistor este o placă de sticlă acoperită cu un strat subțire de material semiconductor (sulfură de plumb, sulfură de bismut, sulfura de cadmiu), pe care sunt dispuse electrozii conductoare.
Esența efectului fotoelectric intern este după cum urmează. Este cunoscut faptul că o conductivitate electrică este legată de cantitatea de purtători de sarcină, care are un anumit material. În semiconductori, numărul de purtători de sarcini electrice poate fi crescută datorită absorbției de energie din exterior, în special sub acțiunea energiei luminii.
Creșterea cantității de purtătorilor de sarcină electrică în materialul îmbunătățește capacitatea sa de a conduce un curent electric. Ca rezultat, acest lucru scade rezistența electrică a materialului iluminat.
O trăsătură distinctivă a fotorezistoare fotocelule efectului fotoelectric extern este că, în PhotoEffect extern electroni lăsați limitele materialului iluminat, precum și cu un efect fotoelectric intern, acestea rămân în interiorul materialului, crescând astfel cantitatea de purtători de sarcină electrică.
o schimbare în conductivitate în semiconductori sub influența luminii poate fi foarte mare. Unele materiale în tranziția de la întuneric la rezistență intensă iluminare este scăzută de zece ori și variază în consecință curent în circuitul fotorezistoare (vezi fig. 227, b).
Magnitudinea schimbării de rezistență datorită influenței a fluxului luminos pe photoresistor,
în cazul în care δr - rezistența la schimbare FS, Ohm;
Rt - FS rezistență în întuneric,-lea;
rc - FS de rezistenta la lumina, om.
Un număr care indică cât de multe ori mai mare rc Rt. Se numește multitudinea de rezistență la schimbări FS.
Acesta poate avea o valoare de la 1,0 la 500. Sensibilitatea este evaluată în microamperi lor, la o tensiune de 1 și 5-300 pA / lm · în. prin urmare, fotocelule de sensibilitate mai mare decât PhotoEffect extern. Prin urmare, numărul de dispozitive în prezent fotorezistoare înlocuite cu celule solare, cu un efect fotoelectric extern.
Un fotorezistoare dezavantaj este că, atunci când iluminarea fotocurentul nu ajunge imediat valoarea sa finală, și o întârziere de timp (fotoelemente lag), același lucru este valabil și pentru dependența neliniare a fotocurentului de lumină-putere ,. E, crește fotocurentilor mai lent decât intensitatea luminii, luminoase fotocelula. Mai mult, pentru fotocurent depinde de temperatura mediului ambiant (1 - 3% la 10 ° C). Această din urmă împrejurare dificil de utilizat în funcție de temperatura mediului ambiant schimbări mari fotorezistori.
Aparatul unuia dintre celulele cu un strat de blocare în efectul fotoelectric, numit fotocelule gate, prezentate în Fig. 228. La stratul de bază din oțel acoperit cu seleniu, pe care este plasat foarte fin (câteva miimi de microni), un film semitransparent de aur. Între semiconductoare și metalul în fotocelula de prelucrare a format electroni gaura p - n joncțiune.
Fotocelula carcasa din material izolant, are doua clemă.
În cazul în care suprafața fotosensibilă a fasciculelor de lumină fotoelemente cad, ele patrund prin folia de metal translucid în semiconductoare - seleniu, electronii liberi trecut-o prin p penetreze - n joncțiune în film de metal și taxa de sarcină negativă. În acest caz, electrodul de referință datorită electronilor lăsând încărcat pozitiv. Sub influența diferenței de potențial rezultant are loc în fotocurentul circuitul elementului.
Celulele fotovoltaice seleniu au o sensibilitate ridicată (până la 500-600 uA / lm).
Mai mult seleniu, pentru fabricarea de fotocelule valve utilizate sulfură de taliu, oxid de cupru, sulfura de argint, germaniu și siliciu. O caracteristică importantă a acestor fotocelule este posibil să se obțină o fotocurentul considerabilă atunci când o suprafață luminoasă fără a include circuitul electric de sursa de alimentare.
In plus fata de celulele solare, există dispozitive fotoelectrice cu amplificare internă a fotocurentului, care poartă numele fotomultiplicatori. Conducerea una dintre structurile fotomultiplicatorul prezentat în Fig. 229, precum și.
Anodul unui circuit de amplificare 1 inclus lampă releu electromagnetic 2, care este atașat la contactele obiect controlate de releul. Fotocelula 3 conectat la un capăt la grila tubului, iar celălalt - la baterie 4. Când fotocelula aprinsă asupra rezistenței R și o cădere de tensiune pe grila tubului este menținută la o tensiune relativ negativă la catod. Lampa în acest caz închis, nu există nici un curent în circuitul de anod.
În cazul în care iluminarea fotocelulei încetează prin circuitul lămpii în curent anodic începe să curgă și contactele releului de închidere a lanțului său de obiect.
Fig. 232 arată circuitul automaton fotoelectric care se oprește automat rotativ (tipărit) mașină de hârtie la rupere. de control al mașinii de lucru de trei photoresistor. În circuitul automaton include: un primar electromagnetic releu P1 P2 releu secundar ISU-48 cu contacte, care pot avea o încărcătură de 1000 va. și trei becuri.
La spargerea luminii de hârtie cade pe una sau mai multe dintre fotorezistoare. Astfel, prin releul primar P1 trece intensitatea curentului suficient și contactele sunt închise. Ca rezultat, activat P2 releu secundar, care se deschide circuitul motorului mașinii. Aparatul se oprește automat.
1. Care este structura de atomi de germaniu?
2. Care este conductivitatea de electroni diferență de semiconductori din gaura?
3. În ce stare dioda semiconductoare trece curentul electric?
4. Cum supapa de seleniu?
5. Care este diferența de tensiune rectificat la un filtru la jumătate de undă și plin-val rectificare?
6. Care este p - n joncțiuni are tranzistori?
7. Numele și desenați trei tranzistor principal de comutare de circuit.
8. Cum celule și acționează cu un efect fotoelectric extern?
9. Ce este fotomultiplicatorului?
10. Ce elemente este comutatorul fotoelectron?