Прочитать материал и на основе полученной информации заполнить две таблицы, представленные в файле. Сдать до 26.04

«Технические устройства, основанные на использовании фотоэффекта»

1. Понятие фотоэлементов.

Применение фотоэлектронных приборов позволило создать станки, которые без непосредственного участия человека изготавливают детали по заданным чертежам. Примером могут служить наши токарно-фрезерные станки.

Такие приборы работают благодаря изобретению особых устройств – фотоэлементов. Фотоэлементы – устройства, в которых энергия света управляет энергией электрического тока или преобразуется в нее.

Мы с вами рассмотрим два вида фотоэлементов: вакуумные и полупроводниковые.

2. Вакуумные фотоэлементы.

Если обратимся к рисунку 5, то увидим, что современный вакуумный фотоэлемент представляет собой стеклянную колбу. Часть ее внутренней поверхности покрыта тонким слоем металла с малой работой выхода.

Рисунок 1 – Устройство вакуумного фотоэлемента.

Через прозрачное окошко свет проникает внутрь колбы. Проволочная петля – анод (2), служит для улавливания фотоэлектронов. Анод присоединен к положительному полюсу батареи.

При попадании света на катод фотоэлемента в цепи возникает электрический ток, который включает и выключает реле.

3. Полупроводниковые фотоэлементы.

Помимо внешнего фотоэффекта существует внутренний фотоэффект в полупроводниках. Фоторезисторы – приборы, сопротивление которых зависит от освещенности. В основе фоторезисторов лежит явление внутреннего фотоэффекта.

Так же сконструированы полупроводниковые фотоэлементы, которые создают ЭДС и непосредственно преобразуют энергию излучения в энергию электрического тока. В этом случае ЭДС называется фотоЭДС, которая возникает в области p-n-перехода двух полупроводников при облучении этой области светом.

Под действием света образуются пары электрон-дырка. В области p-n-перехода существует электрическое поле. Это поле заставляет неосновные носители полупроводников перемещаться через контакт. Дырки из полупроводника n-типа перемещаются в полупроводник p-типа, а электроны из полупроводника p-типа – в область n-типа, что приводит к накоплению основных носителей в полупроводниках n и p-типов. Таким образом, потенциал полупроводника p-типа увеличивается, а n-типа уменьшается. Это происходит до тех пор, пока ток неосновных носителей через p-n-переход не сравняется с током основных носителей через этот же переход. Между полупроводниками устанавливается разность потенциалов, равная фотоЭДС.

Если замкнуть цепь через внешнюю нагрузку, то что произойдет?

Появится ток.

Рисунок 2 – Полупроводниковой фотоэлемент

Фотоэлементы с p-n-переходом создают ЭДС порядка 1-2 В. их выходная мощность достигает сотен ватт при КПД 20%.

Таблица 1 – Применение фотоэффекта

Название устройства	Где применяется
1. Фотоэлементы 2. Фоторезисторы 3. Фотореле 4. Фототранзисторы 5. Светодальномеры 6. Телевидение 7. Оптроны 8. Солнечные батареи

Таблица 2 – Линии сравнения вакуумного и полупроводникового фотоэлемента

Линии сравнения	Вакуумный фотоэлемент	Полупроводниковый фотоэлемент
Устройство фотоэлемента
Принцип действия
Значение
Применение