Что такое фотоэлемент. Как работают фотоэлементы. Какие бывают виды фотоэлементов. Где применяются фотоэлементы в современной технике и промышленности. Каковы перспективы развития фотоэлементов.
Что такое фотоэлемент и как он работает
Фотоэлемент — это устройство, преобразующее энергию света в электрическую энергию. Принцип работы фотоэлемента основан на явлении фотоэффекта, открытом Альбертом Эйнштейном в 1905 году.
Существует два основных типа фотоэффекта:
- Внешний фотоэффект — когда под действием света электроны вылетают с поверхности вещества
- Внутренний фотоэффект — когда под действием света происходит перераспределение электронов внутри вещества
В зависимости от типа фотоэффекта различают вакуумные и полупроводниковые фотоэлементы. Как работает фотоэлемент? Когда на фоточувствительный слой падает свет, энергия фотонов передается электронам. В результате возникает направленное движение электронов, то есть электрический ток.
Основные виды и конструкции фотоэлементов
Существует несколько основных видов фотоэлементов:
1. Вакуумные фотоэлементы
Состоят из стеклянной колбы с двумя электродами — фотокатодом и анодом. Фотокатод покрыт фоточувствительным слоем, который испускает электроны под действием света. Электроны движутся к аноду, создавая электрический ток.
2. Полупроводниковые фотоэлементы
Основаны на внутреннем фотоэффекте в полупроводниках. Наиболее распространенные виды:
- Кремниевые фотоэлементы
- Селеновые фотоэлементы
- Германиевые фотоэлементы
3. Фотоэлектронные умножители
Высокочувствительные фотоприемники, способные регистрировать отдельные фотоны. Состоят из фотокатода и системы динодов для усиления электронного потока.
Области применения фотоэлементов в современных технологиях
Фотоэлементы нашли широкое применение в различных областях науки и техники:
Солнечная энергетика
Солнечные батареи на основе кремниевых фотоэлементов — один из самых перспективных возобновляемых источников энергии. Как работают солнечные батареи? Фотоэлементы преобразуют энергию солнечного излучения напрямую в электричество.
Фотометрия и спектроскопия
Фотоэлементы используются в качестве детекторов света в различных оптических приборах — фотометрах, спектрофотометрах, колориметрах. Это позволяет с высокой точностью измерять интенсивность и спектральный состав излучения.
Автоматика и системы безопасности
Фотоэлементы применяются в качестве датчиков для автоматизации производственных процессов, в системах охранной сигнализации, автоматических дверях и шлагбаумах.
Космическая техника
Солнечные батареи на основе высокоэффективных фотоэлементов обеспечивают электропитание космических аппаратов и орбитальных станций.
Преимущества и недостатки фотоэлементов
Основные достоинства фотоэлементов:
- Прямое преобразование световой энергии в электрическую
- Отсутствие движущихся частей
- Бесшумность работы
- Долговечность
- Экологичность
К недостаткам можно отнести:
- Относительно невысокий КПД (15-25% для кремниевых элементов)
- Зависимость от погодных условий и времени суток
- Высокая стоимость высокоэффективных элементов
Перспективы развития фотоэлементов
Основные направления совершенствования фотоэлементов:
- Повышение КПД преобразования световой энергии
- Снижение стоимости производства
- Разработка новых фоточувствительных материалов
- Создание гибких и прозрачных фотоэлементов
- Интеграция фотоэлементов в строительные конструкции
Совершенствование технологий производства фотоэлементов позволит значительно расширить сферу их применения и сделать солнечную энергетику одним из основных источников энергии в будущем.
Как выбрать фотоэлемент для конкретного применения
При выборе фотоэлемента необходимо учитывать следующие параметры:
- Спектральная чувствительность
- Квантовая эффективность
- Быстродействие
- Линейность характеристик
- Температурная стабильность
- Габариты и конструкция
Для каждой конкретной задачи оптимальным будет свой тип фотоэлемента. Например, для солнечных батарей используются кремниевые фотоэлементы с высоким КПД, а для регистрации слабых световых потоков — фотоэлектронные умножители.
фотоэлемент — это… Что такое фотоэлемент?
фотоэлемент — фотоэлемент … Орфографический словарь-справочник
фотоэлемент — Электровакуумный прибор, преобразующий энергию оптического излучения в электрическую, обычную с преобразованием оптического сигнала в электрический, и содержащий фотокатод и анод. [ГОСТ 13820 77] фотоэлемент Приемник излучения, реакция которого… … Справочник технического переводчика
ФОТОЭЛЕМЕНТ — прибор, в котором под действием падающего на него света возникает электродвижущая сила (фотоэдс). Различают фотоэлементы электровакуумные и полупроводниковые. Используют в автоматической контрольной и измерительной аппаратуре … Большой Энциклопедический словарь
ФОТОЭЛЕМЕНТ — ФОТОЭЛЕМЕНТ, разновидность ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА, чье действие зависит от количества света, воздействующего на него. Раньше представлял собой ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВУЮ ТРУБКУ с фоточувствительным КАТОДОМ, сейчас практически все фотоэлементы состоят… … Научно-технический энциклопедический словарь
ФОТОЭЛЕМЕНТ — ФОТОЭЛЕМЕНТ, а, муж.
(спец.). Электронный прибор, в к ром под действием света возникает электродвижущая сила. | прил. фотоэлементный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
ФОТОЭЛЕМЕНТ — фотоэлектронный прибор, в к ром в результате поглощения энергии падающего на него оптич. излучения генерируется эдс (фотоэдс )или электрич. ток (фототок). Ф., действие к рого основано на фотоэлектронной эмиссии (внеш. фотоэффекте), представляет… … Физическая энциклопедия
ФОТОЭЛЕМЕНТ — электровакуумный или полупроводниковый прибор, в котором под действием светового потока возникает (см.), который можно усилить с помощью электронных устройств и использовать для управления какой либо системой. Существуют Ф. с внешним, внутренним… … Большая политехническая энциклопедия
Фотоэлемент — Сурьмяно цезиевый фотоэлемент, использующий явление внешнего фотоэффекта Фотоэлемент электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию … Википедия
ФОТОЭЛЕМЕНТ — фотоэлектронный прибор, в к ром в результате поглощения падающего на него света возникает эдс (фотоэдс) или генерируется электрич.
фотоэлемент — а; м. Электронный прибор, действие которого основано на непосредственном преобразовании световой энергии в электрическую. Система контроля работает на фотоэлементах. * * * фотоэлемент прибор, в котором под действием падающего на него света… … Энциклопедический словарь
ФОТОЭЛЕМЕНТЫ — это… Что такое ФОТОЭЛЕМЕНТЫ?
фотоэлементы — [см. фото… + элемент] – эл. приборы, изменяющие свои электрические свойства, например, сопротивление электрическому току при изменении их освещения; применяется широко в технике, например, в телевидении, звуковом кино. Первый в мире фотоэлемент… … Словарь иностранных слов русского языка
ГОСТ 2388-70: Фотоэлементы селеновые для фотометрирования и колориметрирования пиротехнических средств.
Общие технические требования — Терминология ГОСТ 2388 70: Фотоэлементы селеновые для фотометрирования и колориметрирования пиротехнических средств. Общие технические требования оригинал документа: ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ Общие технические требования Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
31.260 — Оптикоелектроніка. Лазерне устатковання ГОСТ 2.746 68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Генераторы и усилители квантовые ГОСТ 2.764 86 ЕСКД. Обозначения условные графические в электрических схемах. Интегральные оптоэлектронные… … Покажчик національних стандартів
Солнечная энергетика — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
Solar — Получение энергии с помощью фотоэлементов Прачечная, использующая для работы солнечную энергию Солнечная энергетика использование солнечного излучения для получения энергии в каком либо виде.
Солнечная энергетика использует возобновляемый… … Википедия
Энергия солнца — Получение энергии с помощью фотоэлементов Прачечная, использующая для работы солнечную энергию Солнечная энергетика использование солнечного излучения для получения энергии в каком либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый… … Википедия
ПРИЁМНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ — устройства, изменение состояния к рых под действием потока оптического излучения служит для обнаружения этого излучения. П. о. и. преобразуют энергию оптич. излучения в другие виды энергии (тепловую, электрич., механич. и т. д.), более удобные… … Физическая энциклопедия
Цезий — 55 Ксенон ← Цезий → Барий … Википедия
СВЕТ — СВЕТ, вид лучистой энергии, воспринимаемой человеческим глазом. По шкале длин волн лучистой энергии видимый участок спектра простирается от 0,4 ju до 0,75 // (см. Лучистая энергия, Сеетоощущениё).
Часто термину свет придают более широкое… … Большая медицинская энциклопедия
фотоэлемент — прибор, в котором под действием падающего на него света возникает электродвижущая сила (фотоЭДС) или электрический ток (фототок). Различают фотоэлементы электровакуумные и полупроводниковые. Используют их в автоматической контрольной и… … Энциклопедия техники
Зачем нужны фотоэлементы?
Фотоэлементы останавливают автоматику, если есть препятствие движению.
Фотоэлементы чаще всего устанавливаются на откатные, распашные или гаражные ворота, шлагбаумы и болларды.
Предотвращение повреждения автомобиля. Случайное нажатие на пульт или сценарий автоматического закрытия ворот могут создать ситуацию, когда автомобиль окажется на пути следования ворот. Как результат помятое крыло, бампер, дверь и тд. — пусть каждый оценит ущерб самостоятельно. Но всего этого можно избежать, установив фотоэлементы безопасности. | |
| | Предотвращение травм, особенно у детей. Если возле гаража с секционными воротами могут играть дети, то фотоэлементы безопасности обязательный аксессуар! В сочетании с другими системами безопасности секционных ворот, фотоэлементы делают игры детей гораздо более безопасными. |
Они автоматически остановят движение ворот или другой автоматики, если на пути ее следования будет находится автомобиль.
Фотоэлементы стоят копейки, а сохранить могут много денег
Действительно, стоимость фотоэлементов, по сравнению с потенциальными издержками настолько невысока, что возникает вопрос — почему мы еще думаем?
Цены на фотоэлементы для автоматики.
Где устанавливаются?
Фотоэлементы должны перекрывать зону движения автоматики. Если это ворота, то на противоположных столбах должны быть фотоэлементы, направленные друг на друга. Если это шлагбаум, то желательно поставить фотоэлементы на специальные стойки за метр до шлагбаума, чтобы при быстром движении автомобиля, он успел среагировать.
Рекомендуется устанавливать фотоэлементы с двух сторон — за воротами и перед ними, чтобы избежать «мертвых» зон.
Вывод: фотоэлементы — обязательный аксессуар как для ворот, так и для шлагбаумов. Они стоят немного, и, вместе с тем, серьезно повышают комфорт и безопасность использования автоматики.
| Фотоэлемент в верхней части кометы запускал оружие, обнаруживая изменение яркости, когда самолет пролетал под бомбардировщиком. | |
| Прибор имеет прозрачную оболочку, внутри которой находится источник света и фотоэлемент, воспринимающий отраженный свет. | |
| Курт Крамер ввел селеновый фотоэлемент в медицинские исследования. | |
| В 1931 году немецкий инженер доктор Бруно Ланге разработал фотоэлемент, использующий селенид серебра вместо оксида меди. | |
Примером может служить включение света на парковке, когда фотоэлемент показывает, что снаружи темно. | |
| Фотоэлемент, размещенный снаружи здания, может чувствовать темноту и время суток, а также модулировать свет в наружных офисах и на парковке. | |
| Другие результаты | |
| Ролик разматывается, печатная запись считывается, световые импульсы преобразуются селеновыми фотоэлементами в звуковые волны и… | |
| Портативные балансиры поставляются с датчиками перемещения, такими как акселерометры, и фотоэлементами, которые затем монтируются на пьедесталы или корпус ходовой части. | |
| Он использовал направленный луч света для управления телевизором, оснащенным четырьмя фотоэлементами в углах экрана. | |
| Пса действует, в частности, путем предотвращения взаимодействия Otx2 с фотоэлементами. | |
| Они считывались специально расположенными фотоэлементами и указывали, когда сообщение должно было начаться и когда оно заканчивалось. | |
Они считывались специально расположенными фотоэлементами и указывали, когда сообщение должно было начаться и когда оно заканчивалось. | |
| После 1950-х годов селен в фотоэлементах был постепенно заменен на CD и CdSe. | |
| Бабако возглавляет разработку тонкопленочной технологии солнечных фотоэлементов, вмонтированных в гибкие пластины. | |
| Для того чтобы монитор мог принимать различные сигналы, пульт дистанционного управления должен был быть направлен на один из четырех фотоэлементов. | |
| Успех звуковых пленок стимулировал поиск новых применений фотоэлементов. | |
| Первая из них, совместная солнечная батарея мир, состояла из американских фотоэлементов, установленных на российской раме. | |
| Он блокирует не только витрины, но и фотоэлементы, предотвращающие проникновение в зал из вестибюля. | |
| Перовскитовые фотоэлементы быстро развивались в течение последних нескольких лет и стали одним из наиболее привлекательных направлений для исследований фотоэлектрических элементов. | |
К середине 1930-х годов селеновые фотоэлементы контролировали сборочные линии, лифты и ткацкие станки. | |
Фотоэлементы и их применения — Энциклопедия по машиностроению XXL
В чрезвычайно большом числе случаев применения фотоэлементов не предъявляются строгие требования к их измерительным свойствам. Поэтому фотоэлементы, работающие на основе внутреннего фотоэффекта, в силу их малых габаритов, низких напряжений питания и ряда конструктивных достоинств повсеместно применяются для автоматических систем, систем управления, преобразования солнечной энергии, контроля производства и т. д., за исключением тех случаев, когда относительно невысокие инерционные свойства этих фотоэлементов препятствуют их использованию. [c.652]Фотоэлектрические датчики не так универсальны, как индуктивные и радиоактивные датчики. С их помощью нельзя контролировать некоторые технологические параметры, например толщину листовой заготовки. Кроме того, их схемы очень чувствительны к ударам, вибрациям, резким перепадам температуры и влажности воздуха, к запылению и загрязнению.
К их недостаткам следует отнести также малый срок службы большинства фотоэлементов и источников света. Поэтому в схемах автоматизации процессов штамповки они находят ограниченное применение.
[c.34]Основными областями применения вакуумных фотоэлементов являются фотометрические, спектрометрические и колориметрические устройства для измерения излучения ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов спектра в различных системах автоматики, а также в звуковоспроизводящей и контрольно-измерительной аппаратуре. Такие области применения фотоэлементов обусловлены линейностью их световой и частотной характеристик в широком диапазоне изменения освещенностей и длительностей оптических сигналов. Последнее свойство фотоэлементов позволило их применять для регистрации коротких световых сигналов в квантовой электронике, ядерной физике, импульсной фотометрии и нелинейной оптике. [c.195]
Фотоэлектрические автоматы, осуществленные посредством фотоэлементов, в настоящее время хорошо известны [Л.
731, 732]. Нет необходимости изучать их здесь, и мы отметим только несколько применений, в которых доминирующее значение имеет использование именно инфракрасных лучей.
[c.360]
Работа всех программ обслуживания светового пера зависит от времени поступления сигнала от пера при направлении его на экран. Особенно быстрая реакция необходима от тех световых перьев, которые предназначены для работы с высокоскоростными дисплеями. Предположим, например, что дисплей выполняет одну операцию за каждые 2 мкс, а задержка между выводом точки или линии на экран дисплея и срабатыванием триггера светового пера равна 3 мкс. Из этого соотношения следует, что в момент срабатывания триггера светового пера дисплейный процессор будет обрабатывать уже следующую команду или даже через одну, и идентификация элемента может оказаться неточной. Высокоскоростное световое перо может быть изготовлено с применением высокочувствительного фотоэлемента, например фотоумножителя. Но такое устройство, как правило, слишком громоздко, чтобы его было удобно держать в руке.
Для передачи света к фотоумножителю применяются световоды (средства волоконной оптики), как показано на рис. 9.11,6. Полупроводниковые фотоэлементы (фотодиоды) дешевы и достаточно малы, чтобы их можно было поместить непосредственно в корпусе светового пера. Кроме того, световое перо, содержащее фотоэлемент внутри корпуса, менее подвержено механическим повреждениям, чем световод. Однако время срабатывания фотодиодов, как правило, равно 1 и более микросекундам, следовательно, они пригодны только для световых перьев сравнительно медленно работающих дисплеев.
[c.193]
Шаровые шарнирные соединения имеют применение во многих узлах приборов, требующих значительных угловых перемещений при регулировании положения, и в комбинации с другими видами соединений — телескопическими, резьбовыми и т. п. позволяют осуществлять конструкции узлов, имеющих весьма большие величины перемещения в пространстве при регулировании их положения (например, держателей зеркал и фотоэлементов, осветителей и т.
п.).
[c.99]Для фотосопротивлений и фотоэлементов применяются полупроводниковые материалы, сопротивление которых сильно зависит от освещенности. К их числу относятся сульфиды, селениды и теллуриды, т. е. соединения серы, селена и теллура с разными металлами, в частности со свинцом, медью, кадмием и др. Находят применение германий и кремний. Определяющей характеристикой фотосопротивления является удельная чувствительность [c.290]
Так как селен широко используется для изготовления выпрямителей и фотоэлементов, то технология нанесения его на металлическую подложку разработана хорошо. Однако применение селена при ксерографии имеет свои особенности. Для ксерографии пригодны фотополупроводники, имеющие удельное сопротивление не менее 10 ом/см, так как лишь при таком сопротивлении возможна поляризация их при комнатной температуре. Этому требованию удовлетворяет только аморфная модификация селена, в то время как для [c.17]
Поскольку цветовая восприимчивость глаза у отдельных наблюдателей различна, то конечные результаты их измерений могут расходиться.
Применение фотоэлемента устраняет этот недостаток, и поэтому фотоэлектрические колориметры относятся к приборам, дающим объективные показания.
[c.19]
Неодинаковые свойства глаз разных наблюдателей, их изменяемость во времени, а также трудоемкость визуальных измерений привели к широкому применению физич. (объективной) Ф. В качестве приемников и 3 луче н и я в физической Ф. применяют селеновые фотоэлементы, вакуумные фотоэлементы с внешним фотоэффектом, фотоэлектронные умножители, фотоматериалы и др. Кривые спектральной чувствительности этих приемников излучения отличаются от кривой видности. Поэтому для приведения кривых чувствительности к кривой видности перед светочувствительной поверхностью приемника излучения помещают соответствующий цветной светофильтр. Из физич. приемников излучения наибольшее применение в Ф. нашли селеновые фотоэлементы вследствие сравнительно высокой чувствительности (400— 500 мка/лм) и наибольшей близости относительной спектральной чувствительности к v .
[c.344]
Стабильность выходных сигналов в процессе длительной работы позволяет использовать их в измерительных устройствах, не требующих частых градуировок. Наибольшее применение для этих задач находят фотоэлементы Ф-9, Ф-10, Ф-13, Ф-15 и др. Для измерения импульсных оптических сигналов используются следующие типы фотоэлементов Ф-16, Ф-18, Ф-21, Ф-22 и др. [c.195]
Уже много раз писалось о применении манипуляторов в космосе и под водой, на атомных электростанциях и под землей — всюду, где пребывание человека опасно или нежелательно. Широко известны биоманипулятор-ные протезы для инвалидов, управляемые биотоками. Появилась даже возможность управлять манипуляторами посредством движений глаз. Эту идею подробно обосновал эстонский ученый А. О. Лаурингсон. Дело в том, что врачи-окулисты разработали надежные способы слежения за поворотом глазного яблока. Соответственно выделенный сигнал нужно усилить и использовать в цепи управления. Эксперименты показали, что глазное яблоко может поворачиваться с угловой скоростью до 30° в секунду и следить за целью довольно точно.
По сравнению с обычной системой управления глаз—мозг— рука такой способ оказывается и быстрее и точнее. По-видимому, он мог бы пригодиться опять-таки космонавтам в условиях перегрузок, когда трудно пошевелить рукой. Последний крик манипуляторостроения — это так называемая Рука Эрнста , построенная швейцарским аспирантом Генрихом Эрнстом под руководством известных кибернетиков Клода Шеннона и Марвина Минского. Оснащенная фотоэлементами и контактными датчиками, спаренная с электронной вычислительной машиной Рука Эрнста может самостоятельно собрать кубики, разбросанные на полу, и сложить их в коробку.
[c.288]
В настоящее время промышленное использование рубидия и цезия ограничивается их применением в качестве газопоглотителей (1еттеров) в вакуумных приборах, а также в фотоэлементах. Их вводят в эти прнСоры в виде металлов или чаще всего в виде соли, смешанной с восстановитслем [c.642]
Из полупроводников изготовляют сухие выпрямители и детекторы, нелинейные сопротивления с резкой зависимостью от напряжения, термосопротивления (резко меняющиеся от температуры), фотоеопротивления (изменяющие сопротивление с изменением освещенности) и фотоэлементы.
Одним из важнейших применений полупроводников является замена ими электронных ламп. Анализ различных электротехнических и радиотехнических схем показывает, что около 60% электронных ламп в самых разнообразных областях их применения может быть заменено полупроводниковыми диодами и триодами.
[c.310]К области электрификации станков относятся электрические методы активного измерения и контроля размеров обрабатываемой детали в процессе самой работы электрические способы закрепления детали на станке как при вращательном движении, так и при поступательном движении обрабатываемой детали электрические сигнальные средства, автоматизация циклов работы станков и их управление электрокопирование с применением фотоэлементов электротормоза и муфты, применяемые на большинстве типов станков электроуправление гидроприводами и пневмоприводами полное применение электроавтоматики при работе автоматических линий станков и, наконец, электроавтоматика, применяемая на всех объектах рабочих линий автоматических заводов.
Развитие электроавтоматики не ограничено и имеет большое значение в деле создания новых высокопроизводительных полностью автоматизированных агрегатов для машиностроительных предприятий.
[c.132]
Толчок к осмыслению происходящего дало появление новых методов использования возобновляемых источников энергии — современных ветроустановок, солнечных на1ревателей воды, фотоэлементов, биогазовых установок и т.п. Первоначальный энтузиазм относительно их применения хотя и не вызвал ожидавшегося бума, но обеспечил их устойчивое развитие. [c.98]
Помимо использования фотоэлементов как преобразователей солнечной энергии в электрическую, они применяются также в качестве чувствительных датчиков, реагирующих на изменение интенсивности светового потока. Широкое применение для этой цели получили германиевые, меднозакисные, селеновые, сернистосеребряные, сернистоталлиевые и другие элементы. Интегральная чувствительность их примерно на 2—3 порядка выше, чем у элементов с внешним фотоэффектом.
Для ее повышения фотоэлементы конструируют так, чтобы возможно большее число носителей, возникающих при освещении, достигало р — -перехода. С этой целью базу элемента w (рис. 12.10, а) делают как можно тоньше, а полупроводниковый материал выбирают с возможно большей диффузионной длиной носителей L, чтобы выполнялось соотношение w[c.330]
Весьма широкую область применений в автоматике получили фотоэлектронные приборы, т. е. чувствительные элементы, реагируюш ие на иэл1енение светового потока. Развитие этих приборов шло в направлении увеличения их чувствительности к видимому и инфракрасному спектру. От фотоэлементов с катодами из чистых щелочных металлов, через гидридно- и серно-калиевые фотоэлементы, пришли к весьма чувствительному современному фотоэлементу со сложным кислородно-серебряно-цезиевым катодом. Начиная с 1934 г. много внимания уделялось усилению фотоэлементов за счет вторич-но-электронных умножителей, а также произведено большое число исследований в области разработки эффективных вторично-электронных эмиттеров.
Использование вторично-электронных умножителей было распространено на область усиления слабых световых потоков.
[c.246]
При всех колориметрических определениях приходится оценивать или измерять интенсивность окраски. Для менее точных определений пользуются следующим приемом например, ионы железа с некоторым индикатором А образуют окрашенное соединение. Готовят серию растворов, содержащих различные концентрации ионов железа. К этим растворам добавляют вещество А в условиях, обеспечивающих получение окращенного соединения. Получают серию окрашенных растворов. К порции анализируемой на содержание железа воды добавляют такое же количество вещества А и в тех же условиях. Окраску полученной жидкости сопоставляют с серией окрашенных растворов и определяют, к какому из них ближе всего подходит окраска этой жидкости. Такой метод прост, но он требует приготовления серии окрашенных растворов. Так как их окраска часто меняется с течением времени, то этот способ удобен только в применении к разовым, эпизодическим определениям.
Кроме того, человеческий глаз является исключительно чувствительным аппаратом для различия оттенков цвета. Для оценки же интенсивности окраски одного тона глаза менее приспособлены. Они быстро утомляются, и чувствительность их снижается. Поэтому для колориметрических массовых анализов применяют приборы, снабженные фотоэлементами, так называемые фотоколориметры или фотоэлектроколориметры, а также спектрофотометры.
[c.209]
Монокристаллы dS, как правило, имеют электронную электропроводность, обусловленную отклонением от стехиометрического состава (недостаток серы). При прогреве кристаллов в napax кадмия проводимость их увеличивается. Если после термообработки в парах кадмия при давлении 3,749025-10 Па удельная проводимость у кристаллов dS порядка 1000 Ом -м , то после прогрева в парах серы кристаллы dS имеют р = 10 Ом -м. Подвижность электронов при комнатной температуре порядка 0,024 м /(В -с). Сульфид кадмия нашел широкое техническое применение при изготовлении фоторезисторов, фотоэлементов, электролюминесцентных устройств, дозиметров ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей, счетчиков частиц и др.
[c.99]
Обычно здесь применяют два варианта при одном из них неносредственно заряжают конденсатор фототоком фотоэлемента, а при другом предварительно усиливают фототок, которым заряжают конденсатор (рис. 462). Первый вариант (схема а) менее практичен, так как применение фотоэлементов дает возможность накопить на конденсаторе очень малые заряды. Измерение малых зарядов связано с техническими трудностями использования специальных электрометрических схем. Применение фотоумножителей вместо фотоэлементов, несмотря на эффект их старения , значительно выгоднее. Правда при этом необходимо компенсировать темновые токи, которые у фотоумножителей достигают значительных величин. Компенсация темповых токов, вообще говоря,— не простая задача, так как эти токи мало стабильны. Однако использование модулированных пучков и усилителей переменного тока позволяет сравнительно легко избавиться от постоянных составляющих фототока. [c.611]
Так называемый фототранзпстор представляет собой прибор, построенный на основе транзистора, коллектор и эмиттер которого подсоединяют к токовым выводам, а на переходе эмиттер—база, облучаемом светом, происходит фотоэлектрпческое преобразование. Конструкция таких элементов аналогична конструкции обычных транзисторов. Характеристики фототранзисторов мало чем отличаются от характеристик обычных транзисторов. Вследствие того, что в фототранзнсторах наблюдается усилительный эффект, чувствительность но току их примерно в 100 раз больше, чем у фотоэлементов фотоэлектронной эмиссии, и достигает 0,5—5 А/люм. В настоящее время они находят применение для переключающих фотореле. [c.382]
Применение Л Л основано на их чувствительности к электромагн. излучению (фотосопротивлени.ч, фотоэлементы, фоТочувствит. слои в электроннолучевых приборах, дозиметрах, счетчиках и т. п.). Нек-рые А В , нанр. ZnS, применяются как люминофоры из HgTe изготовляют датчики Холла. [c.114]
Наиболее широкое применение получили установки, использующие принцип подачи рукавной пленки с боковыми складками (фальцами) с горизонтального рулона, что позволяет значительно уменьшить их размеры по ширине. Некоторые из установок снабжены фотоэлементами для измерения высоты пакета и передачи команды на отмотку рукава нужной длины. Классификация оборудования для обертывания пакетов, предложенная канд. техн. наук Ю. И. Поляриным, представлена на рис. 6.3. [c.167]
Слово ФОТОЭЛЕМЕНТ — Что такое ФОТОЭЛЕМЕНТ?
Слово состоит из 11 букв: первая ф, вторая о, третья т, четвёртая о, пятая э, шестая л, седьмая е, восьмая м, девятая е, десятая н, последняя т,
Слово фотоэлемент английскими буквами(транслитом) — fotoelement
Значения слова фотоэлемент. Что такое фотоэлемент?
Фотоэлемент
Фотоэлемент, электронный прибор, в котором в результате поглощения энергии падающего на него оптического излучения генерируется эдс (фотоэдс) или электрический ток (фототок).
БСЭ. — 1969—1978
ФОТОЭЛЕМЕНТ, разновидность ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА, чье действие зависит от количества света, воздействующего на него. Раньше представлял собой ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВУЮ ТРУБКУ с фоточувствительным КАТОДОМ…
Научно-технический энциклопедический словарь
ФОТОЭЛЕМЕНТ — фотоэлектронный прибор, в к-ром в результате поглощения энергии падающего на него оптич. излучения генерируется эдс (фотоэдс)или электрич. ток (фототок).
Физическая энциклопедия. — 1988
Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создал Александр Столетов в конце XIX века.
ru.wikipedia.org
Фотоэлеме́нт
Фотоэлеме́нт — прибор, в котором под действием падающего на него света возникает электродвижущая сила (фотоЭДС) или электрический ток (фототок). Различают фотоэлементы электровакуумные и полупроводниковые.
Энциклопедия техники
Фотоэлементы и их применение
Фотоэлементы и их применение. Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Внешний фотоэффект. А — анод; К — катод светочувствительный; О — окошко для доступа света.
www.edu.delfa.net
Русский язык
Фотоэлеме́нт, -а.
Орфографический словарь. — 2004
Фото/элеме́нт/.
Морфемно-орфографический словарь. — 2002
- фотоэлектромагнитный
- фотоэлектронный
- фотоэлектрон
- фотоэлемент
- фотоэмиссионный
- фотоэмиссия
- фотоэмульсия
Фотоэффект и фотоэлементы — Справочник химика 21
Из различных видов фотоэлектрических детекторов излучения, основанных на внутреннем и внешнем фотоэффекте (фотоэлементы, фотосопротивления, фотоумножители, счетчики фотонов, электронно-оптические преобразователи и усилители, фотодиоды), для измерений в УФ- и видимой областях спектра наибольшее распространение получили фотоэлектронные умножители (ФЭУ) и фотодиоды. [c.79]Опыт 305. Внешний фотоэффект (фотоэлемент) [c.167]
Из различных видов фотоэлектрических детекторов излучения, основанных на внешнем и внутреннем фотоэффекте (фотоэлементы, фотосопротивления, фотоумножители, счетчики фотонов, электронно-оптические [c.393]
Электронные вакуумные приборы [1, 15] используют внешний фотоэффект (фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, электронно-оптические преобразователи) или внутренний фотоэффект (электронно-лучевые трубки). Электронно-вакуумные приборы имеют малый диапазон спектральной чувствительности к тепловому излучению (до длин волн 1,5—3 мкм), что ограничивает их применение. Фотоэлементы не получили широкого применения из-за малой чувствительности. [c.183]
Фотометры с фотоэлементами с внешним фотоэффектом. Фотоэлемент с внешним фотоэффектом состоит из двух электродов, заключен- [c.40]
За последние годы быстро развиваются фотоэлектрические методы энергетических измерений. Чаще всего применяются приемники с внешним фотоэффектом — фотоэлементы и фотоумножители. Меньшее распространение получили фотосопротивления и фотоэлементы с запорным слоем. Главной областью применения последних является спектроскопия ближней инфракрасной области. [c.292]
По принципу действия фотоэлементы подразделяют на фотоэлементы с внешним фотоэффектом,. фотоэлементы с внутренним фотоэффектом и фотоэлементы с запирающим слоем. [c.495]
Другую группу фотонных приемников составляют приемники с внешним фотоэффектом — фотоэлементы и фотоумножители. [c.42]
В практике применяются два типа фотоэлементов — фотоэлементы с внешним фотоэффектом и фотоэлементы с внутренним фотоэффектом. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом могут быть вакуумные или газонаполненные. Они требуют для своей работы питание от внешнего источника. [c.44]
Элементы с запирающим слоем (вентильные), из которых наибольшее распространение получил селеновый фотоэлемент, и фотоэлементы с внешним фотоэффектом (вакуумные и газонаполненные баллоны), из которых наиболее известны сурьмяно-цезиевые и кислородно-цезиевые. Первые используются для работы в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, вторые — в инфракрасной. [c.470]
Приборы, в которых используются фотоэлементы с внешним фотоэффектом (например, ФЭК-Н-57, ФЭК-56), также необходимо перед работой настраивать на Т, равное 0%, при полностью закрытых фотоэлементах ( темповой ток ). Для этого.предварительно освещают фотоэлементы в течение 20 мин, затем потоки излучений перекрывают шторкой и приводят в нулевое положение прибор-индикатор, пользуясь соответствующим потенциометром. [c.472]
Существуют внутренний и внешний фотоэффекты. Внутренний фотоэффект сопровождается изменением или подвижности, или концентрации носителей заряда в диэлектриках и полупроводниках и положен в основу действия вентильных фотоэлементов и фотосопротивлений. Внешний фотоэффект сопровождается эмиссией электронов с поверхности материала, из которого изготовлен фотокатод фотоэлемента. Приложение напряжения и облучение фотокатода вызывает появление в цепи тока, который прямо пропорционален интенсивности света при определенных ее значениях. Характеристики некоторых типов фотоэлементов приведены в табл. И. [c.145]
Дать сравнительную оценку фотоэлементов с внешним, вентильным и внутренним фотоэффектом. [c.139]
Рнс. 2.3. Схема включения фотоэлемента с внутренним фотоэффектом (селеновый фотоэлемент) [c.42]
Под влиянием многих внешних факторов, в частности, под влиянием освещения электроны могут выходить через поверхность металла или полупроводника в окружающую среду. Такое явление носит название внешнего фотоэффекта, а приборы, основанные на его использовании, называются фотоэлементами. [c.167]
Регистрацию излучения также нельзя вести методами, используемыми в видимой н ультрафиолетовой области, т. е. с помощью фотопластинок или фотоэлементов. Энергия квантов ИК-излучения слишком мала, чтобы вызвать какие-либо фотохимические реакции, лежащие в основе фотографического процесса, или вызывать фотоэффект (выбивать электрон из кристаллической решетки металла), используемый в фотоэлементах и фотоумножителях Поэтому регистрация излучения ведется с помощью термоэлементов, регистрирующих разогрев, возникающий при попадании на термоэлемент, и поглощении ими квантов инфракрасного излучения. [c.155]
Примером использования явления фотоэффекта для регистрации излучения, является работа простого фотоэлемента (рис. 2.6). [c.26]
Широко используют фотоэлементы, основанные на фотоэффекте. Падающий на приемник свет дает на выходе электрический сигнал, величина которого зависит от интенсивности светового потока. Величина электрического сигнала обычно очень мала и его можно измерить или зарегистрировать только после усиления. Применение радиотехнических методов для усиления электрического сигнала исключает потерю времени на фотометрирование, что обеспечивает очень высокую скорость измерения фотоэлектрическим методом. По скорости измерения этот метод часто превосходит даже визуальный, не говоря уже [c.187]
Фотоэлементы. Из электрических приемников света наибольшее распространение получили вакуумные фотоэлементы, в которых используется внепший фотоэффект — эмиссия электронов с поверхности металла при его освещении. [c.187]
Вакуумные фотоэлементы и фотоумножители основаны на внешнем фотоэффекте. Поэтому границу чувствительности нельзя продвинуть достаточно далеко в сторону длинных волн, так как работу выхода электронов не удается достаточно сильно уменьшить. Легче осу- [c.189]
Характеристики фотоэлементов с внешним фотоэффектом мало зависят от температуры, поэтому они могут быть использованы без термостатирования. К недостатку этих фотоэлементов относится их утомляемость, выражающаяся в уменьшении чувствительности при длительной работе. Величина фототока в данных фотоэлементах может составлять доли микроампера, поэтому требуется дополнительное его усиление. При этом усилитель фототока должен обладать большим входным сопротивлением, так как внутреннее сопротивление фотоэлементов составляет несколько сотен мегомов. [c.242]
Из фотоэлементов с внешним фотоэффектом наиболее распространены сурьмяно-цезиевые и кислородно-цезиевые. Первые имеют максимум чувствительности в области 430 нм и используются для работы в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Вторые являются газонаполненными и имеют два максимума чувствительности (см. рис. 75) один в УФ-области, около 350 нм, второй в близкой ИК-области, около 800 нм. Минимум чувствительности лежит в области 500 нм. Поэтому кислородно-цезиевые фотоэлементы используют обычно для работы в ближней ИК-области. [c.242]
Применение щелочных металлов для изготовления фотокатодов и для других целей. Из щелочных металлов готовят катоды вакуумных и газонаполненных (инертным газом) фотоэлементов с внешним фотоэффектом (рис. [c.273]
Рнс. 87. Схема фотоэлемента с внешним фотоэффектом [c.273]
Фотоэлектрические приемники делят на приемники с внутренним фотоэффектом (фотосопротивления, фотодиоды, фототриоды) и с внещним фотоэффектом — фотоэлементы, электронно-оптические преобразователи, фотоэлектронные умножители, ночные телевизионные трубки. [c.106]
Размер сканирующего элемента соизмерим или даже меньше размера проекции микрообъекта. Данный метод позволяет определить не только количество частиц и их размеры, но даже, если это необходимо, получить данные об их внутренней структуре. Разрешающая способность сканирующего микроскопа определяется как разрешающей способностью оптической системы (микроскопа), так и разрешающей способностью системы сканирования и блока обработки информации. Последние два условия объясняются конечными размерами сканирующего элемента и ограниченной полосой пропускания радиоканала в блоке обработки информации. В качестве источника света в микроскопе широко используют лампы накаливания, газоразрядные источники света, а в последнее время — лазеры. Светоприемники, используемые в сканирующих микроскопах, можно разделить на два класса использующие внешний фотоэффект (фотоэлементы, фотоумножители и т. д.) и использующие внутренний фотоэффект (фотосопротивления, видиконы). [c.205]
Принцип действия фотоэлектрических детекторов основан на фотоэффекте. В видимой и ультрафиолетовой областях спектра в основном применяются детекторы с виешпим фотоэффектом фотоэлементы, фотоэлектронные умно/Кители, газонанолненные фотоэлементы (счетчики фотонов) реже — детекторы с внутренним фотоэффектом полупроводниковые фото и фотонараметрические диоды. [c.74]
Детекторы. Для детектирования излучения применяют устройства, основанные на явлении фотоэффекта, — фотоэлементы. Для приема сигнала в видимой и УФ-областях обычно используют сурьмяноцезиевый (180 — 650 нм) и кислородно-цезиевый (600 — 1100 нм) фотоэлементы, а также фотоумножители. Если интенсивность падающего потока невелика, фиксировать импульсы от отдельных фотонов можно с помощью специальных электронных устройств — счетчиков фотонов. [c.8]
Для работы в широком интервале спектра в приборах используют в качестве детекторов два фотоэлемента с внешним фотоэффектом (что требует предварительной компенсации темпового тока ) сурь-мяно-цезиевый для работы в области 185—650 нм и кислородно-цезиевый — в области 600—1100 нм. Длина волны, при которой следует переходить от измерений с одним фотоэлементом к измерениям с другим, указана в аттестате прибора. [c.79]
Для определения оптической плотности применяют фотоколориметры двух типов визуальные и фотоэлектрические. В последних в видимой области света применяют, главным образом, селеновые фотоэлементы (наиболее чувствительные при к = 680 нм) — с внутренним фотоэффектом (см. стр. 270) или, реже, сурьмяно-цезиевые (А, = 480 нм)—с внешним фотоэффектом. Наибольшей точностью отличаются дифференциальные фотоэлектрические приборы, основанные на уравнипанци интенсивности двух световых пучков с номощьво щелевой диафрагмы. [c.177]
В каких фотометрических приборах применяют следующие приемники света а) глаз человека б) фотоэлементы с внещним фотоэффектом в) фотоэлементы с вентильным фотоэффектом г) термоэлементы. [c.139]
Приемники излучения. Подразделяются на тепловые, обладающие высокой инерционностью, и фотоэлектрические — практически безынерционные. В УФ и видимой областях спектра абсорбционные измерения проводят с помощью фотоэлементов, имеющих внешний фотоэффект (вакуумные или газонаполненные фотоэлементы и фотоумножители). В ИК области спектра в качестве приемника применяют фотоэлементы с внутренним фотоэффектом — фогосо-противления, балометры (приемники радиации, принцип действия которых основан на зависимости сопротивления металла или полупроводника от температуры), термоэлементы и оптико-акустические приемники. [c.55]
Действие фотоэлементов с запирающим слоем заключается в том, что световой поток, падающий на поверхность полупроводника, нанесенного на железную пластинку и обладающего односторонней проводимостью, возбуждает на ней движение электронов, которые не могут проникнуть в нижний слой (фронтальный фотоэффект). Если соединить верхний и нижний слои каким-либо проводником через гальванометр, можно измерить фототек, появляющийся во внешней цепи. Вентильные фотоэлементы обладают некоторым преимуществом перед фотоэлементами с внешним фотоэффектом, так как не требует дополнительных источников питания и имеют невысокое внутреннеее сопротивление, что позволяет непосредственно подключать к ним измерительный прибор. При непосредственном включении в цепь вентильного фотоэлемента измерительного прибора необходимо, чтобы последний обладал малым внутренним сопротивлением. Из вентильных фотоэлементов наибольшее распространение получил селеновый фотоэлемент [4]. [c.241]
Фотоэлементы с внешним фотоэффектом представляют собой эвакуированный или газонаполненный баллон с двумя электродами. При этом катод является светочувствительным. Выбитые из светочувствительного катода электроны устремляются к аноду, в результате чего во нешней цепи возникает электрический ток. Спектральная [c.241]
Особый класс полупроводниковых фотоэлементов с запирающим слоем, работающих на основе внутреннего фотоэффекта, не требует питания током от внешнего источлика, так как в них создается фото-электродвижущая сила при освещении. Фотоэлементы широко используются в автоматике, сигнализации, звуковом кино, изготовлении солнечных батарей и т.д. Цезий используется также для активации термоэлектронной эмиссии с вольфрамовых катодов электронных ламп. Если работа выхода с поверхности чистого вольфрама порядка 4,5 эв, то с поверхности вольфрама, активированного напыленной пленкой цезия, она снижается до 1,4 эв. Ток эмиссии при заданной температуре может возрасти на 10 порядков и больше. [c.274]
Фотоэлемент
— обзор | Темы ScienceDirect
14.2 Теоретическая эффективность
В этом разделе мы выводим теоретическую эффективность фотоэлементов без прямой ссылки на точный механизм их реализации, за исключением того, что мы предполагаем, что все ячейки должны выполнять функции генерации носителей и разделения носителей. Эти функции могут выполняться как в одной области клетки, так и в отдельных.
При общем обсуждении эффективности фотоэлементов в этом разделе мы предполагаем, что функция разделения носителей выполняется без каких-либо потерь и что одна электронно-дырочная пара создается для каждого падающего фотона с энергией hf ≥ Wg . 7
Мы будем называть Wg энергетической запрещенной зоной , хотя в некоторых ячейках требуемая энергия не связана с подъемом электрона из валентной зоны в зону проводимости.
Мы также предполагаем, что материал прозрачен для фотонов с энергией менее Wg . Эти фотоны не взаимодействуют с фоточувствительным материалом и, следовательно, не имеют фотоэлектрического эффекта. Наконец, мы предполагаем, что все фотоны с энергией выше запрещенной зоны вносят в нагрузку количество электроэнергии, точно равное Wg .Избыточная энергия, hf-Wg , просто преобразуется в тепло и представляет собой потерю.
Подходящий материал — обычно полупроводник — будет прозрачным или непрозрачным для фотона в зависимости от его частоты. Точная граница между прозрачностью и непрозрачностью зависит от типа рассматриваемого материала. Таблица 14.2 отображает данные для некоторых полупроводников. Алмазы — форма углерода, которая кристаллизуется так же, как кремний и германий, обладая высокой устойчивостью к нагреванию и излучению, являются многообещающим материалом для транзисторов, которые должны работать в агрессивных средах.
Таблица 14.2. Пределы поглощения света для некоторых полупроводников
| Материал | ν0 (ТГц) | λ (нм) | Wg (эВ) | Область, в которой происходит переход | |
|---|---|---|---|---|---|
| из прозрачного в непрозрачный | |||||
| встречается | |||||
| α-Sn | 19,3 | 15, 500 | 0,08 | Дальний инфракрасный диапазон | |
| Ge | 162 | 1850 | 0.67 | Инфракрасный | |
| Si | 265 | 1130 | 1,10 | Инфракрасный | |
| GaAs | 326 | 920 | 1,35 | Ближний инфракрасный | |
| GaP | 540 | 2,24 | Видимый | ||
| C | 1300 | 230 | 5,40 | Ультрафиолетовый |
Механизм, который приводит к образованию энергетических зон в твердых телах, обсуждается в упрощенном виде в Раздел 14.11.1.1 «Зонная структура в неорганических полупроводниках».
Структура, которая под воздействием света вырабатывает электрическую энергию, представляет собой фотоэлектрический элемент или просто фотоэлемент . Фотоэлементы из массивных полупроводников именуются фотодиодами .
Фотоэлектрические (PV) элементы, подвергающиеся воздействию монохроматического света, теоретически могут достигать 100% эффективности преобразования излучения в электрическую энергию. В большинстве случаев фотоэлементы подвергаются широкополосному излучению, то есть потоку фотонов разной энергии.В таких обстоятельствах эффективность ограничивается двумя механизмами, описанными на предыдущей странице:
- 1.
Более слабые фотоны (с частотой ниже заданной) не могут взаимодействовать с материалом.
- 2.
Более энергичные фотоны доставляют нагрузке только часть энергии, остальная термализуется.
Во всех случаях, рассматриваем ли мы идеальные или практические устройства, их эффективность определяется как отношение мощности PL, подаваемой на нагрузку, к мощности Pin падающего излучения
(14.1) η≡PLPin.
Характеристики широкополосного излучения можно описать, указав плотность мощности ΔP излучения в заданном интервале частот Δf, как это было сделано для солнечного излучения в таблице 12.1 (глава 12). В качестве альтернативы, доведя до предела отношение ΔP / Δf, можно написать уравнение, выражающее зависимость ∂P / ∂f от f. Таким образом, полная падающая плотность мощности равна
(14.2) Pin = ∫0∞∂P∂fdf.
В случае черного тела ∂P / ∂f определяется уравнением Планка ,
(14.3) ∂P∂f = Af3ehfkT-1
, где A — постоянная, имеющая единицы измерения Вт · м-2Гц-4. Следовательно,
(14.4) Pin = A∫0∞f3ehfkT-1df.
Пусть x≡hfkT, тогда
(14,5) df = kThdxandf3 = kTh4x3.
(14.6) Pin = AkTh5∫0∞x3ex-1dx
Определенный интеграл ∫0∞x3ex-1dx имеет значение π4 / 15, поэтому
(14.7) Pin = AkTh5π415 = aT4,
где a ( Вт м-2К-4) также является постоянной величиной.
Когда температура радиатора черного тела увеличивается, увеличивается не только общая мощность P (уравнение.14.7), но, кроме того, пиковое излучение смещено в сторону более высоких частот, как это видно из рисунка 14.3. Между частотой fpeak и температурой существует простая зависимость T.
Рисунок 14.3. Пик кривой p vs f для черного тела смещается в сторону более высоких частот при повышении температуры.
Пропорциональность между плотностью мощности света и четвертой степенью температуры связана с законом Стефана-Больцмана .
Из уравнения.14.3 мы видим, что форма кривой распределения определяется коэффициентом f3ehfkT-1. Пик возникает, когда
(14,8) ddff3ehfkT-1 = 0.
Сделав замену x≡hfkT и взяв производную, получим
(14,9) (3-x) expx-3 = 0,
, численное решение которого равно x = 2,821. Из определения x:
(14.10) fpeak = khxT = 59.06 × 109T.
Для T = 6000K, fpeak = 354Thz.
Связь между fpeak и T — это закон смещения Вина .
Полезно связать полный поток фотонов ϕ, который при заданном спектральном распределении соответствует плотности мощности Pin. Рассмотрим небольшой частотный интервал Δf с центром на частоте f. Поскольку каждый фотон имеет энергию hf, плотность мощности излучения в этом интервале составляет
(14.11) ΔP = ΔϕhfW / m2,
, где Δϕ — поток фотонов (фотонов м-2с-1) в рассматриваемом интервале. В пределе, когда Δf → 0 (и деля обе части на df),
(14.12) dϕdf = 1hf∂P∂f,
и
(14,13) ϕ = 1h∫0∞1f∂P∂fdf.
Уточнение для случая черного тела и, еще раз, допущение x≡hf / kT,
(14.14) ϕ = Ah∫0∞1ff3ehfkT-1df = Ah∫0∞f2ehfkT-1df,
(14.15) ϕ = AhkTh4∫0∞x2ex-1dx = 2,404AhkTh4.
, потому что в данном случае определенный интеграл имеет значение 2,404.
По-прежнему для излучения черного тела мы можем найти отношение плотности мощности света к соответствующему потоку фотонов. Из уравнений. 14.7 и 14.15,
(14.16) Pϕ = AkTh5π4152,404AhkTh4 = 37,28 × 10-24T.
Следует отметить, что приведенная выше формула действительна только в том случае, если рассматривается полный спектр. Для усеченного спектра, в котором есть некоторые области, удаленные фильтром, необходимо отдельно рассчитать полную плотность мощности P и полный поток фотонов ϕ и сформировать соотношение.
Неудивительно, что отношение полной мощности к общему потоку фотонов увеличивается пропорционально температуре, потому что, как мы видели при выводе закона смещения Вина, чем выше температура, тем больше энергии имеет средний фотон.
Пример 14.1
Каков поток фотонов, когда свет, излучаемый черным телом при 6000 К, имеет плотность мощности 1000 Вт / м2? Из уравнения. 14,16,
(14,17) Phi = P37.28 × 10-24T = 100037,28 × 10-24 × 60004,47 × 1021м-2с-1.
Для идеального случая КПД устройства конечно же
(14,18) ηideal = PLidealPin.
Теперь нам нужно знать PLideal.
Если широкополосное излучение падает на полупроводник с шириной запрещенной зоны, Wg = hfg, фотоны с частотой f (14.19) GL = 1P∫0fg∂P∂fdf, от полной плотности мощности излучения Pin будет потеряна. Пусть ϕg — полный поток фотонов с f> fg. Каждый фотон создает одну электронно-дырочную пару с энергией hf. Однако, как указано, энергия, превышающая Wg, будет случайной и будет отображаться в виде тепла, и каждый фотон вносит в электрическую мощность только Wg джоулей. Полезная электрическая энергия (энергия PL, переданная на нагрузку) составит, (14.20) PL = ϕgWgW / m2. Поток фотонов с энергией больше hfg равен (адаптируя уравнение (14.21) ϕg = 1h∫fg∞1f∂P∂fdf. Полезная мощность (14.22) PL = hfgϕg = fg∫fg ∞1f∂P∂fdf, , а эффективность — (14.23) ηideal = PLPin = fg∫fg∞1f∂P∂fdf∫0∞∂P∂fdf. Обратите внимание, что ηideal зависит только от спектрального распределения и на Wg полупроводника. Он полностью игнорирует способ работы устройства. В отличие от эффективности реальных фотоэлементов, ηideal не зависит от уровня освещенности.Опять же, для черного тела (14,24) ϕg = Ah∫fg∞f2ehfkT-1df = AhkTh4∫X∞x2ex-1dx, , где X = hfg / kT = qVg / kT. Должно быть очевидно, что отношение σ≡ϕg / ϕ зависит только от природы рассматриваемого излучения, а не от его интенсивности. Отношение составляет (14,25) σ≡ϕgϕ = ∫X∞x2ex-1dx∫0∞x2ex-1dx = ∫X∞x2ex-1dx2.404 = 0,416∫X∞x2ex-1dx Для излучения черного тела 6000 K , отношение является фиксированным 0,558, если Wg = 1,1 эВ, ширина запрещенной зоны кремния. Тогда идеальный КПД фотодиода равен (14.26) ηideal = 15π4hk4fgT4∫fg∞f2ehfkT-1df. Удобнее работать с напряжением запрещенной зоны Vg вместо соответствующей частоты fg = qhVg, (14.27) ηideal = 15π4hk4qhVgT4∫qVgh∞f2ehfkT-1df. Пусть x≡hfkT как и раньше, (14.28) ηideal = 15π4hk4qhkTh4VgT4∫qVgkT∞x2ex-1dx = 15π4qkVgT∫qVgkT∞x2ex-1dx = 1780VgT∫x2. Нижний предел интеграла — это значение x, соответствующее fg. Аналитического решения предыдущего интеграла не существует, но его можно решить численно или по таблице в Приложении А к этой главе можно определить значение определенного интеграла (который, конечно, является простым числом, функция нижней границы интеграла). Пример 14.2 Каков поток фотонов с большей энергией, чем у кремниевой запрещенной зоны (1,1 эВ, т. Е. Vg = 1,1 В), когда свет, излучаемый черным телом с температурой 6000 К, имеет плотность мощности 1000Вт / м2? Уравнение 14.25 дает нам отношение σ между ϕg и ϕ. Для конкретной комбинации этого примера (Vg = 1,1 В и T = 6000 K) отношение составляет 0,558, а из примера 14.2 ϕ = 4,47 × 1021 фотонов м-2с-1. Следовательно, (14,29) ϕg = σϕ = 0,558 × 4,47 × 1021 = 2,49 × 1021 фотон · м-2 · с-1. Пример 14.3 Какова идеальная эффективность фотоэлемента в условиях предыдущего примера? Используя уравнение. 14.28, (14.30) ηideal = 17801.16000∫2.125∞x2ex-1dx. (14,31) ηидеал = 17801,160001,341 = 0,438. На рис. 14.4 показано, как идеальная эффективность фотоэлемента зависит от энергии запрещенной зоны при воздействии на черное тело при температуре 6000 K (примерно при температуре солнца).Наши расчеты эффективности, основанные на формуле. 14.28, используйте очень простую модель, которая полностью игнорирует сам фотоэлемент, который считается эффективным на 100%. Его результаты идентичны предельной эффективности Shockley and Queiser (SQ). Рисунок 14.4. Зависимость эффективности фотодиода от его ширины запрещенной зоны. Черное тело при 5800 К. Возможно, одним из первых расчетов теоретической эффективности как функции ширины запрещенной зоны является работа Принца (1955).Его модель рассматривает наилучший кремниевый элемент, изготовленный с учетом ограничений тогдашней примитивной технологии. В частности, он предполагает значительно улучшенные значения времени жизни неосновных носителей. Хотя общая форма кривой зависимости КПД от ширины запрещенной зоны примерно такая же, как в формуле. 14.28, абсолютные значения расчетной эффективности намного ниже. Он устанавливает максимальный теоретический КПД на уровне 21,7% и продолжает объяснять, почему это значение недостижимо. До 1961 г. не существовало четкого соглашения о том, какая запрещенная зона даст (теоретически) наибольшую эффективность при воздействии солнечного света.См. Лоферски. В 1961 году Шокли и Кайзер опубликовали много цитируемую статью, в которой устанавливали теоретические пределы эффективности солнечных элементов, действующих при определенных предположениях, некоторые из которых мы использовали в нашем выводе. Одно предположение, которое мы не сделали, заключалось в том, что фотоэлемент имеет p-n-переход, который подразумевает неприводимую излучательную рекомбинацию электронно-дырочных пар. По этой причине модель детального баланса SQ предсказывает несколько меньшую эффективность, чем модель максимальной эффективности на рис.14.4. Поскольку спектр Солнца не совсем такой, как у черного тела, зависимость несколько отличается от того, что показано на рисунке. Кроме того, точное спектральное распределение солнечного света в космосе отличается от такового на земле из-за атмосферного поглощения. Несмотря на все эти ограничения, может быть достигнута эффективность, превышающая эти эффективности спектра черного тела . Это достигается путем создания ситуаций, в которых один или оба механизма ограничения эффективности, описанные в начале этого раздела, обходятся.В следующих трех разделах обсуждаются три метода. Фотоэлементы — это полупроводники, которые являются детекторами света. По сути, это резисторы, зависящие от света, поскольку их выходная мощность пропорциональна количеству падающего на них света. Из-за этого эффекта они также известны как фоторезисторы или светозависимые резисторы (LDR). Фотоэлементы преобразуют световую энергию в электрическую.Когда нет света, они имеют очень высокое сопротивление, которое может составлять миллионы Ом. Напротив, при наличии света их сопротивление значительно снижается до нескольких сотен Ом. Это позволяет большему току течь внутри цепи. Могут использоваться как с переменным, так и с постоянным током. Фотоэлементы имеют небольшие размеры, но недороги и долговечны. Их универсальность позволяет им обнаруживать все виды света в любых условиях. Диапазон от видимого до инфракрасного света.Примеры источников включают: Это позволяет им работать двумя способами: присутствует ли свет или аналогично, чтобы указать интенсивность света. В качестве материала для их изготовления выбирают сульфид кадмия, поскольку он имеет светочувствительность, схожую с чувствительностью человеческого глаза.По этой причине их также можно назвать клетками CdS. Еще один ингредиент — селенид кадмия. Для обнаружения инфракрасного излучения используется сульфид свинца, селенид свинца или антимонид индия. Для их изготовления на керамическую подложку наносится тонкий слой материала. Затем электроды напыляются на поверхность. Они могут быть покрыты пластиковым или стеклянным окном. Несмотря на то, что фотоэлементы изготовлены из полупроводников, они не имеют PN-перехода. PN-переход формируется из комбинации полупроводников положительного и отрицательного типов и является основой таких компонентов, как диоды и транзисторы. В фотоэлементах фотон или легкая частица вытесняют электроны с их позиций в атомах материала, оставляя дырки с положительным зарядом. Подача напряжения через фотоэлемент заставляет отверстия и электроны течь, тем самым создавая ток. Их символ — резистор с двумя стрелками, направленными в одну сторону. Как и у обычных резисторов, у них отсутствует полярность, поэтому они могут быть размещены в любом направлении внутри цепи. Фотоэлементы имеют множество применений, особенно в качестве переключателей и датчиков.Это обычное приспособление в робототехнике, где они заставляют роботов прятаться в темноте или следовать за линией или маяком. В автоматическом освещении, которое включается с наступлением темноты, используются фотоэлементы, а также уличные фонари, которые включаются и выключаются в зависимости от того, день сейчас или ночь. Они используются в качестве таймеров для измерения скорости бегунов во время забега. Фотоэлементы можно использовать вместо переменных резисторов и фотоэлементов. Некоторые схемы применения включают в себя экспонометры и реле с регулируемым освещением. По сути, фотоэлемент — это один из видов резистора, который можно использовать для изменения его значения сопротивления в зависимости от интенсивности света. Они недороги, их легко получить, различных размеров и различных спецификаций. Каждый фотоэлемент будет работать по-разному по сравнению с другими модулями, даже если они из того же семейства. Фактически, изменения в нем могут быть более высокими, значительными и т. Д. По этим причинам они не могут использоваться для определения точных уровней освещенности в пределах мельничных кандел, иначе люкс.В этой статье обсуждается обзор фотоэлемента, который включает в себя работу, принципиальную схему, типы и их применение. Фотоэлемент можно определить как; это светочувствительный модуль. Это можно использовать, подключив к электрической или электронной схеме в широком диапазоне приложений, например, при освещении от заката до восхода солнца, которое механически включается при низкой интенсивности света. Они также используются в других приложениях, таких как охранная сигнализация и автоматические двери. Фотоэлемент — это один из видов сенсоров, которые можно использовать для определения света. К основным характеристикам фотоэлементов можно отнести то, что они очень маленькие, маломощные, экономичные и очень простые в использовании. По этим причинам они часто используются в гаджетах, игрушках и бытовой технике. Эти датчики часто называют ячейками на основе сульфида кадмия (CdS). Они состоят из фоторезисторов и LDR. Эти датчики подходят для светочувствительных приложений, таких как свет, в противном случае затемнение.Если перед датчиком находится блокирующий свет, если что-то мешает лучу лазера, датчики, на которые попадает большая часть света. Конструкция фотоэлемента может быть выполнена с помощью вакуумированной стеклянной трубки, которая включает в себя два электрода, такие как коллектор и эмиттер. Эмиттерный вывод может иметь форму полуполого цилиндра. Он всегда имеет отрицательный потенциал. Форма вывода коллектора может быть металлической, которая может быть расположена на оси частично цилиндрического эмиттера.Его можно постоянно поддерживать на положительной клемме. Вакуумированная стеклянная трубка может быть закреплена на неметаллическом основании, а на основании предлагаются штифты для внешнего соединения. Принцип работы фотоэлемента может зависеть от возникновения электрического сопротивления и эффекта фотоэлемента. Это можно использовать для преобразования световой энергии в электрическую. Когда вывод эмиттера соединен с отрицательным (-ve) выводом, а вывод коллектора соединен с положительным (+ ve) выводом батареи.Частота излучения будет больше, чем пороговая частота материала в эмиттере, и тогда произойдет эмиссия фотон. Электроны фотонов участвуют в направлении коллектора. Здесь вывод коллектора является положительным выводом по отношению к выводу эмиттера. Следовательно, в цепи будет течь ток. Если интенсивность излучения увеличивается, то фотоэлектрический ток будет увеличиваться. Фотоэлемент, используемый в схеме, называется схемой определения темноты, в противном случае — схемой с переключением транзисторов.Компоненты, необходимые для построения схемы, в основном включают макетную плату, перемычки, аккумулятор 9 В, транзистор 2N222A, фотоэлемент, резисторы на 22 кОм, 47 Ом и светодиод. Вышеупомянутая схема фотоэлемента работает в двух условиях, например, когда есть свет и когда темно. В первом случае сопротивление фотоэлемента меньше, а затем будет протекать ток через второй резистор, например, 22 кОм и фотоэлемент. Здесь транзистор 2N222A работает как изолятор.Таким образом, полоса, которая включает LED1, R1 и транзистор, будет отключена. Во втором случае сопротивление фотоэлемента высокое, тогда полоса схемы изменится. Таким образом, низкое сопротивление будет по направлению к базе транзистора или через фотоэлемент. Когда на базовый вывод транзистора подается питание, транзистор 2N222A работает как проводник. Полоса, включающая светодиод, R1 и транзистор 2N222A, будет включена, а светодиод будет мигать.Итак, если на клемму базы транзистора подается питание, тогда транзистор будет работать как проводник, тогда светодиод загорится. Доступны фотоэлементы разных типов Основная функция фотоэлектрического элемента — преобразование энергии с солнечной на электрическую.Полезный ток может возникать всякий раз, когда фотоны бьют электроны над ячейкой до состояния высокой энергии. Устройства с зарядовой связью могут использоваться научным сообществом, поскольку они являются очень последовательными и точными фотодатчиками. Когда заряд, генерируемый фоточувствительными датчиками, можно использовать для изучения множества вещей, от галактик до только молекул. LDR — это один из видов сенсорных устройств, удельное сопротивление которых может быть уменьшено суммой экспонированного света.В экспонометрах камеры и некоторых сигнализаторах используются недорогие фоторезисторы. Ячейка Голея в основном используется для восприятия ИК-излучения. Цилиндр из почерневшей металлической пластины заполнен ксеноном с одной стороны. Энергия ИК-излучения, падающая на почерневшую пластину, нагревает газ внутри цилиндра и скручивает эластичную диафрагму на другом конце. Здесь движение используется для определения мощности источника энергии. Фотоумножитель — очень чувствительный датчик.Нечеткий свет можно умножить в 100 миллионов раз. Фотоэлементы применяются в следующем. Итак, это все о фотоэлементе. Основная функция этого — обнаруживать свет, когда свет включен, в противном случае, когда нет солнца. Вот вам вопрос, какой металл используется в фотоэлементе? Криса Вудфорда. Последнее изменение: 11 февраля 2020 г. Вы когда-нибудь были в одном из тех туалетов, где смесители открываются автоматически, когда вы машете под ними руками? Или гулял
через электрическую дверь, открывшуюся при вашем приближении? Может быть
ваш дом оснащен невидимыми лучами «волшебного глаза», которые
«злоумышленников, включив сигнал тревоги? Или, возможно, у вас есть
калькулятор, который производит энергию с маленькой встроенной солнечной панелью? Все
это примеры фотоэлементов (иногда
называемые фотоэлементами) — электронные устройства, вырабатывающие электричество, когда
на них падает свет.Какие они и как работают? Возьмем
пристальный взгляд! Фото: миниатюрная солнечная панель на этом карманном калькуляторе использует тип
фотоэлемента, известного как фотоэлектрический: когда на него падает свет, он вырабатывает напряжение, достаточное для питания дисплея и электроники внутри. «Фото» означает свет, поэтому фотоэлектричество означает просто электричество.
производится световым лучом. Эта идея совсем не кажется необычной в 21-м.
века, когда большинство людей слышали о солнечных панелях (глыбы
материал, такой как кремний, который генерирует электрический ток при
на них светит солнечный свет).Но представьте, насколько удивителен фотоэлектрик .
эффект , должно быть, казался немногим более века назад, в 1887 году,
когда его впервые открыл немецкий физик Генрих Герц
(1857–1894), один из пионеров радио. Это оставалось чем-то вроде
тайна в течение почти 20 лет, пока Альберт Эйнштейн не взвесил
почти полное объяснение явления 1905 года. Фото: Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию не по теории относительности — его самый известный
вклад в физику — за исключением его более ранних работ по фотоэлектрическому эффекту.Фото любезно предоставлено
Библиотека Конгресса США. – Кванты энергии проникают через поверхность материала и их соответствующие
энергии, по крайней мере, частично превращаются в кинетическую энергию электронов ». Альберт Эйнштейн, Annalen der Physik, Vol 17, 1905. Как свет может волшебным образом превратиться в электричество? Это не так
как ни странно это звучит. Мы знаем, например, что свет — это своего рода
электромагнитная энергия: она движется таким же образом (и в то же время
скорость) как рентгеновские лучи,
микроволны,
радиоволны и другие виды
электромагнетизм.Мы также знаем, что энергия легко может быть
трансформируется из одного вида в другой: потенциальная энергия может быть
превращается в кинетическую энергию и может быть преобразован в тепло или
звук. Так что идея о том, что свет можно превратить в электричество, неверна.
все это удивительно. Тем не менее, когда фотоэлектричество было впервые объяснено в 1905 году, оно обозначило
начало научной революции. Человек, который сделал
объясняя это, Альберт Эйнштейн (1879–1955) показал, что луч света, падающий на
что-то вроде куска металла, можно представить себе поезд
энергичные частицы называются фотонами .Фотоны прошли свои
энергия в фиксированных количествах к атомам внутри металла, сбивая некоторые
их электронов из них, таким образом производя электрический ток. Иллюстрация: Фотоэлектрический эффект: когда фотоны света (слева) попадают на лист металла, они передают свою энергию электронам (оранжевым) в металле, выбивая некоторые из них, чтобы произвести электрический ток. Вы могли подумать, что более яркий или близкий (более интенсивный) свет выбивает электроны с большей энергией, но это не так.Энергия испускаемых электронов зависит не от интенсивности света, а от его цвета (частоты): чем выше частота, тем больше энергии у фотонов и тем больше они могут передать электронам в металле. Фотоны более высокочастотного фиолетового света обладают большей энергией, чем фотоны низкочастотного красного света, поэтому они с большей вероятностью выбивают электроны (и высвобождают их с более высокой энергией). Фотонам нужна минимальная пороговая частота (минимальное количество энергии), чтобы освободить электроны и произвести фотоэлектрический эффект, известный как работа выхода .В показанном здесь примере фиолетовые фотоны обладают достаточной энергией, чтобы выбить электроны, а красные фотоны — нет. Как математически показал Эйнштейн, энергия падающих фотонов была точно равна
связаны с частотой или длиной волны сияющего света и равны
к энергии выброшенных ими электронов. Объяснение Эйнштейна
фотоэлектрического эффекта было убедительным доказательством того, что энергия может
существуют только в фиксированных количествах, называемых квантами . (Другими словами, вы можете получить энергию в
пакеты размером с семью, но вы не можете разделить пакеты на меньшие!)
Это стало центральным
элемент квантовой теории : сложный, математический
объяснение загадочного мира атомов и частиц
скрываясь внутри них.И именно за эту работу по фотоэлектричеству Эйнштейн выиграл
Нобелевская премия по физике 1921 г. Фотоэлектричество — это преобразование световой энергии в электрическую и
бывает в трех разных (хотя, на первый взгляд, очень похожих)
способами. Они известны как фотопроводящие, фотоэмиссионные и
фотоэлектрические эффекты — и мы рассмотрим каждый из них по очереди. Между прочим, когда я говорю о свете в этой статье, я имею в виду не только
«видимый» свет мы можем видеть: фотоэлементы также работают с
невидимые формы света, такие как инфракрасный и ультрафиолетовый:
светочувствительные материалы могут «видеть» и реагировать на частоты
свет за пределами диапазона, к которому наши глаза чувствительны. Фото: Типичный светозависимый резистор (LDR). Это самый простой для понимания из трех эффектов. Когда я был
подросток, я помню, как ненадолго играл с электронным
Компонент называется светозависимым резистором (LDR) . Это было похоже на
маленькая кнопка с двумя выводами, выходящими сзади, и вы можете
впаять его в схему, как и любой другой
резистор. Поверхность
на «кнопке» была линза сверху
(чтобы сконцентрировать падающий свет) и под линзой
был кусок светочувствительного материала, сделанный из чего-то вроде
сульфид кальция со змеиным рисунком электрических соединений, пересекающих
Это.В темноте или обычном свете LDR имел довольно высокое сопротивление.
но если направить на него свет, сопротивление уменьшится.
довольно драматично: LDR преобразовывал падающий свет в
электрическая энергия и добавление ее к уже проходящему току
через. Это пример эффекта фотопроводимости, где
свет снижает сопротивление материала (или увеличивает его
проводимости, если хотите), сделав электроны внутри него более
мобильный. Фото: установленная на крыше солнечная панель из фотоэлементов. Маленькие солнечные батареи для таких вещей, как калькуляторы и
цифровые часы
иногда их называют фотоэлементами. Они немного похожи
диоды, сделанные из двух слоев полупроводникового материала, помещенных сверху
друг друга. Верхний слой богат электронами, нижний слой,
электрон бедный. Когда вы светите на верхний слой, электроны прыгают
вверх от нижнего слоя к верхнему, создавая напряжение, которое может управлять
ток через внешнюю цепь, обеспечивая то, что мы думаем как
солнечная энергия.Узнайте больше о фотовольтаике в нашей основной статье на
солнечные батареи. Фото: Обычный фотоэлемент. Фотоэмиссионные ячейки — это самый старый и самый сложный способ превращения света в
электричество. Это герметичные стеклянные вакуумные трубки (из которых воздух
полностью снят), внутри которого большой металлический
пластина, которая служит отрицательной клеммой (или катодом) с меньшим,
положительно заряженный стержневой вывод (или анод), работающий внутри него.Отрицательный вывод сделан из светочувствительного материала. Когда
световые фотоны падают на него, они заставляют электроны выскакивать из него и
они быстро притягиваются к положительному выводу, который собирает
их и направляет их в цепь, производя электроэнергию. Этот
Базовая конструкция называется фотоэмиссионным элементом или фотоэлементом .
В несколько ином дизайне под названием фотоумножитель ,
есть целый ряд тарелок, расположенных так, что одна
входящий фотон высвобождает несколько электронов, эффективно усиливая
входящий световой сигнал, поэтому он производит больший электрический отклик. Фото: Фотоэлектрический сигнальный фонарь, установленный снаружи здания, в котором я живу: когда фотоэлектрический датчик (внизу) определяет движение, свет (вверху) автоматически включается на несколько минут. Все три типа фотоэлементов могут обнаруживать свет или преобразовывать его в
электричество, но на практике они используются совершенно по-разному. Как миниатюрные электростанции,
фотоэлектрические элементы предназначены для производства
стабильные поставки полезной, электрической энергии. От маленьких солнечных батарей до
электронные калькуляторы для полностью фотоэлектрических крыш, их работа
по сути, чтобы производить постоянную подачу электроэнергии, которую мы можем
использовать для питания электроприборов или хранить в батареях на будущее. Фото: Как отличить самцов мух от самок? Куколки дынной мухи бывают
либо коричневые (если они мужчины), либо белые (если они женщины). Их можно разделить, вставив в фотоэлектрические
сортировщик, который освещает каждую куколку, определяет, сколько света отражается обратно с помощью фотоэлемента, а затем просеивает
куколку в ту или иную коробку в зависимости от ее цвета. Этот же аппарат можно использовать для сортировки семян.
Фото Стивена Осмуса любезно предоставлено Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США. Фотопроводящие элементы, такие как светозависимые резисторы, с большей вероятностью будут использоваться в качестве
датчики света в таких вещах, как автоматические смесители для туалетных комнат, злоумышленники
сигнализация, дверные проемы, которые открываются автоматически, дымовая сигнализация,
детекторы угарного газа и так далее. Обычно у них пучок
инфракрасный свет постоянно светит на светозависимый резистор и
производящий постоянный электрический ток. Когда вы двигаетесь перед
детектор, вы прерываете луч и останавливаете свет, достигающий резистора, поэтому его сопротивление
изменяется, и он внезапно производит намного меньше тока.Электронная схема обнаруживает
изменение тока и запускает любое действие в цепи
предназначен для того, чтобы взять — включить кран, открыть дверь, подать сигнал
будильник, или что бы там ни было. Также используются фотопроводящие ячейки.
как детекторы света в камерах, а также для считывания и декодирования
саундтреки к роликам в старинном стиле. Датчик изображения CCD или CMOS, который захватывает
фотография в вашем цифровом фотоаппарате или смартфоне — более сложная версия той же идеи. Фототрубки изначально также использовались в качестве детекторов света, но они относительно
громоздкие, сложные и дорогие; меньше и дешевле электронное
Компоненты, такие как LDR, теперь более широко используются в качестве световых детекторов.Фотоумножители до сих пор используются в научных приложениях, таких как
обнаружение различных видов излучения, а также в гаджетах, подобных
очки ночного видения, которые усиливают тусклый свет в ночное время
сцену, чтобы ее можно было увидеть более четко. Светочувствительный элемент с фотоэлементом — это небольшое электронное устройство, которое содержит резистор, электроды и прозрачную крышку, закрывающую лицо.Он использует свет для управления потоком электрического тока. Хотя фотоэлементы бывают разных видов, все они питаются от одной и той же полупроводниковой технологии, которая регулирует электрический ток. Полупроводники считаются мозгом современной электроники. Они являются важным элементом, который способствует развитию коммуникаций, вычислений, здравоохранения, вооруженных сил, транспорта, экологически чистой энергии и многого другого. Полупроводники обычно не проводят электричество, но если на них попадает достаточно света, возникает электрический ток. Чаще всего фотоэлементы используются для освещения от заката до рассвета, которое включает ландшафтное или общее внешнее освещение на закате и выключает на рассвете.Для этого требуются фотоэлементы сетевого напряжения. Дополнительным преимуществом использования фотоэлемента для освещения от заката до рассвета является то, что вам не нужен таймер. Они автоматически подстраиваются под естественное освещение, включая сезонные изменения освещения. Датчики света с фотоэлементами наиболее полезны. На самом деле минусов очень мало. К преимуществам можно отнести: Недостатки: Фотоэлементы и датчики движения различаются по способу включения света.Фотоэлементы обнаруживают изменения уровня освещенности и соответствующим образом реагируют. Датчики движения реагируют на любое физическое движение в пределах их диапазона. Датчики движения могут работать одним из двух способов: Подсветка с датчиком движения широко используется в различных условиях. От коммерческих до жилых, вы, несомненно, видели их бесчисленное количество раз. Датчики движения используются для дополнения систем безопасности, для создания решения по освещению без помощи рук (например, когда вы входите в дверь, руки слишком полны, чтобы включить свет), в качестве энергоэффективного варианта освещения в коммерческих зданиях и т. Д. . Важным моментом при выборе датчиков движения является то, как вы можете настроить элементы управления в соответствии со своими потребностями.Обычно доступны две формы управления освещением с датчиком движения: Некоторые датчики движения включают элемент управления для установки диапазона обнаруживаемой ими области, поэтому вы можете покрыть подъездную дорожку и тротуар, но избегайте движения с ветвей деревьев и улиц. Датчики движения для освещения созданы, чтобы облегчить жизнь. Поскольку они были разработаны, чтобы быть полезными, преимущества перевешивают недостатки. Давайте исследуем каждую сторону. Плюсы светильников с датчиками движения включают: К минусам можно отнести: популярны, потому что они очень экономичны и экономичны.Хотя светодиодные лампы можно использовать с фотоэлементами, они работают при таком низком напряжении, что для них требуется другой тип фотоэлементов, чем для обычных ламп. Если вас интересует дополнительная экономия средств, энергоэффективность и другие преимущества, датчики движения также могут работать со светодиодными лампами, но только со светодиодными лампами. Если поиски идеального светового решения сводятся к выбору между фотоэлементами и датчиками движения, имейте в виду, что, хотя оба варианта могут быть эффективными сами по себе, их также можно объединить в одно комплексное световое решение.Например, вы можете установить охранное освещение вокруг своего дома или офиса, которое активируется только тогда, когда на улице темно. Лучший способ убедиться, что вы сделали правильный выбор освещения, — это потратить время на исследование и взвешивание возможных вариантов. Все зависит от ваших предпочтений и обстоятельств. Компания Lighting Maintenance Inc занимается освещением. Посетите наш веб-сайт, чтобы быть в курсе новостей в области освещения и узнать, как мы можем работать вместе для создания ваших идеальных световых решений. Выбор домашнего освещения влияет на вашу повседневную жизнь больше, чем вы можете себе представить.Правильное освещение может сделать комнату более комфортной, сделать ваш дом более безопасным и сэкономить электроэнергию. Фотоэлементы и датчики движения — это два разных электронных метода, используемых для управления внутренним и наружным освещением. Оба датчика могут помочь повысить безопасность, автоматически включаясь при заходе солнца или при обнаружении движения. Они также автоматически отключаются, когда дополнительный свет больше не нужен, что экономит энергию. Фотоэлементы и датчики движения имеют много общих характеристик, но работают они совершенно по-разному.Их часто используют для решения схожих задач, но их можно использовать вместе, чтобы создать безопасную и энергоэффективную систему освещения. В автоматическом освещении, таком как уличные фонари, часто используются датчики с фотоэлементами, также известные как фотоэлементы, для
почувствуйте, как много окружающего света. Как только фотоэлемент обнаруживает низкий
достаточно уровня освещенности, свет включается или наоборот, возрастает внешний
уровни света выключат свет. Фотоэлемент состоит из резистора, прикрепленного к светочувствительному элементу.
тарелки. Чем больше света попадает на пластины, тем больше сопротивление (величина
ток, который проходит через резистор) изменяется, включая свет
и выкл. Эта технология удобна для всех типов наружных работ.
локации. Без необходимости ввода данных пользователем, установка таймеров не требуется.
или забываешь включить свет. Фотоэлемент действует аналогично тому, как
выключатель света — поэтому датчики с фотоэлементами также иногда называют
фотоэлектрические переключатели. Фотоэлементы работают круглый год, срабатывают в сумерках и выключаются в
рассвет, даже когда дни длиннее летом или короче зимой. В виде
они ощущают количество света, а не работают в установленное время, они
не нужно настраивать, когда восход или закат сменяются
времена года. Многие установки наружного освещения
использовать датчики движения. Однако датчики фотоэлементов и датчики движения
обычно служат разным целям. Хотя датчик движения может быть
полезно держать бездомных животных подальше от мусорных контейнеров и мусорных баков, для
Например, фотоэлемент может безопасно и постоянно освещать парковку.
на длительные периоды времени. Следующие шаги проведут вас через установку
датчик фотоэлемента. Этот проект требует некоторых электромонтажных работ, поэтому, если вы
не чувствуете себя уверенно или безопасно, выполняя эти задачи, вам следует связаться с
электрик установит для вас фотоэлемент. Если вы устанавливаете новый светильник, то процедура
аналогично приведенному выше.Для установки нового светильника может потребоваться
следующие: Компания ATG Electronics предлагает фотоэлементы, которые подходят для различных
места, в том числе розетки, почтовые лампы или уличные фонари. Наш
изделия хорошо сконструированы и отличаются долгим сроком службы. Если ты
Если вас интересуют фотоэлементы для светодиодного освещения, свяжитесь с нами. Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Использование фотоэлементов | Sciencing
Эксплуатация
Значение
Конструкция
Характеристики
Области применения
Принципиальная схема, работа, типы и применение
Что такое фотоэлемент?
Конструкция фотоэлемента
Работа фотоэлемента
Схема цепи фотоэлемента
Типы фотоэлементов
1). Фотоэлектрический элемент
2). Устройства с зарядовой связью
3). Фоторезистор
4). Ячейка Голея
5). Фотоумножитель
Применение фотоэлементов
Как работают фотоэлементы?
Что такое фотоэлектричество?
Что такое фотоэлектрический эффект?
Три типа фотоэлектричества
Фотопроводящий
Фотоэлектрические
Фотоэмиссионный
Изображение: краткое изложение трех типов фотоэлементов.
1) Фотопроводящий — свет увеличивает поток электронов и снижает сопротивление.
2) Фотоэлектрические — свет заставляет электроны перемещаться между слоями, создавая напряжение и ток во внешней цепи.
3) Фотоэмиссионный — свет сбивает электроны с катода на анод, заставляя ток течь через внешнюю цепь. Для чего используются фотоэлементы?
Производители электроэнергии
Световые извещатели
Усилители света
и датчики движения: сравнение
24 декабря Фотоэлемент и датчики движения: сравнение
Отправлено в 15:43
в без категории
компании LIghtning Maintenance Что такое фотоэлемент?
Как работает фотоэлемент?
Типы и использование
Датчик света от заката до рассвета
Плюсы и минусы
Датчики движения и движения
Элементы управления и способы использования
Плюсы и минусы
Совместимость со светодиодами Светодиодные лампы Найдите свое идеальное световое решение
Установка датчика фотоэлемента
Что такое датчик фотоэлемента?
Как установить датчик фотоэлемента для использования вне помещений
Шаги по установке нового приспособления:
| Infoplease
Фотоэлемент или фотоэлемент , устройство , электрические характеристики которого (например,g., ток, напряжение или сопротивление) изменяются, когда на него падает свет. Самый распространенный тип состоит из двух электродов, разделенных светочувствительным полупроводниковым материалом. Аккумулятор или другой источник напряжения, подключенный к электродам, генерирует ток даже в отсутствие света; когда свет попадает на полупроводниковую часть фотоэлемента, ток в цепи увеличивается на величину, пропорциональную интенсивности света. В фотоэлементе старого типа, два электрода заключены в стеклянную трубку — анод и светочувствительный катод, т.е.е., металл, излучающий электроны в соответствии с фотоэффектом. Хотя сама фототрубка сейчас устарела, принцип сохранился в фотоумножительной трубке, которую можно использовать для обнаружения и усиления слабого света. В этой трубке электроны, выбрасываемые светом из фоточувствительного катода, притягиваются и ударяются о положительный электрод, высвобождая потоки вторичных электронов; они притягиваются к более положительному электроду, производя еще больше вторичных электронов — и так далее, через несколько этапов, пока не будет произведен большой импульс тока.Помимо использования для измерения интенсивности света, фотоумножитель может быть встроен в трубку телекамеры, что сделает его достаточно чувствительным, чтобы улавливать визуальное изображение звезды, слишком слабой для восприятия человеческим глазом. Фотоэлемент фотоэлектрического типа при воздействии света может генерировать и поддерживать электрический ток без подключения к какому-либо внешнему источнику напряжения. Такая ячейка обычно состоит из полупроводника с двумя зонами, состоящими из разнородных материалов. Когда свет падает на полупроводник, на стыке между двумя зонами возникает напряжение.Фототранзистор, который представляет собой тип фотоэлектрического элемента, может генерировать небольшой ток, который действует как входной ток в обычном транзисторе, и управляет большим током в выходной цепи. Фотоэлектрические элементы также используются для производства солнечных батарей (см. Солнечные элементы). Поскольку ток от фотоэлемента можно легко использовать для управления переключателями или реле, он часто используется в световых счетчиках, автоматических открывателях дверей и охранной сигнализации. Фотоэлементы в таких устройствах широко известны как электрические глаза.
