ЗАСТОСУВАННЯ ФОТОЕФЕКТУ
ОПТИКА І КВАНТОВА ФІЗИКА
РОЗДІЛ. 4 Хвильова і квантова оптика
§ 39. ЗАСТОСУВАННЯ ФОТОЕФЕКТУ
Відкриття фотоефекту мало дуже велике значення для глибшого розуміння природи світла. Проте цінність науки не тільки в тому, що вона з’ясовує складну і багатогранну будову навколишнього світу, а й у тому, що вона надає людині засоби, за допомогою яких можна вдосконалювати виробництво, поліпшувати умови матеріального і культурного життя суспільства.
За допомогою фотоефекту “заговорило” кіно: можна передавати рухомі зображення
Усе це стало можливим завдяки винайденню дуже досконалих пристроїв – фотоелементів, у яких світлова енергія керує енергією електричного струму або перетворюється в неї.
Вакуумний фотоелемент – це скляна колба, частина внутрішньої поверхні якої вкрита тонким шаром металу з малою роботою виходу (мал. 179), це –
Фотоелементи здатні реагувати на видиме світло і навіть на інфрачервоне проміння.
Якщо світло потрапляє на катод фотоелемента, то в колі виникає електричний струм, який вмикає або вимикає те чи інше реле. Комбінація фотоелемента і реле дає можливість конструювати багато різних автоматів, що здатні “бачити”. Один з них – автомат у метро. Він спрацьовує (висуває перегородку), коли людина перетинає світловий пучок, не опустивши монети, або жетона, або не приклавши проїзної картки.
Подібні автомати можуть запобігати аварії. На заводі фотоелемент майже вмить зупиняє потужний прес, якщо рука людини потрапить у небезпечну зону.
За допомогою фотоелементів відтворюють записаний на кіноплівці звук.
Крім розглянутого фотоефекту, який називають зовнішнім фотоефектом, різноманітне застосування знаходить внутрішній фотоефект у напівпровідниках. Це явище використовують у фоторезисторах – приладах, опір яких залежить від освітленості. Крім того, є напівпровідникові фотоелементи, які створюють ЕРС і безпосередньо
Мал. 179
Мал. 180
Мал. 181
Перетворюють світлову енергію в енергію електричного струму. ЕРС, яку в цьому випадку називають фотоЕРС, що виникає в ділянці р-n-переходу двох напівпровідників під час опромінення цієї ділянки світлом. Під впливом світла утворюються пари електрон-дірка. У ділянці р – n-переходу є електричне поле. Воно примушує неосновні носії напівпровідників переміщатися через контакт. Дірки з напівпровідника n-типу переміщуються в напівпровідник р-типу, а електрони з напівпровідника р-типу – в ділянку n-типу, що створює накопичення основних носіїв у напівпровідниках n-ір-типів. Отже, потенціал напівпровідника р-типу збільшується, а я-типу зменшується. Це триває доти, поки струм неосновних носіїв черезр-n – перехід зрівняється зі струмом основних носіїв через той самий перехід. У цей момент між напівпровідниками встановлюється різниця потенціалів, що дорівнює фотоЕРС. Якщо коло замкнути зовнішнім навантаженням, то в колі потече струм, який буде визначатися різницею струмів неосновних і основних носіїв через р-n – перехід (мал. 180). Сила струму залежить від інтенсивності падаючого світла і опору навантаження.
Фотоелементи зр-n-переходом створюють ЕРС близько 1-2 В. їх вихідна потужність сягає сотень ват при коефіцієнті корисної дії до 20%. Фотоелементи малої потужності використовують у фотоекспонометрах. Особливо широко їх застосовують при виготовленні сонячних батерей, які встановлюють не тільки на космічних апаратах (мал. 181), а й на дахах будинків, автомобілів тощо.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...