Dodaj do listy

Wykorzystanie wewnętrznego oraz zewnętrznego zjawiska fotoelektrycznego. fotokomórki i ich zastosowanie w filmie dźwiękowym, oraz inne zastosowania fotoelementów w technice

Zjawisko fotoelektryczne ma bardzo szerokie wykorzystanie nie tylko w technice ale także w życiu codziennym. Pierwszym przykładem jest komórka fotoelektryczna. Zbudowana jest ona z bańki kwarcowej, której jedna połowa wyłożona jest światłoczułą powłoką ( cez albo inny metal o niewielkiej pracy wyjścia elektronów ). Naprzeciwko wymienionej powłoki wewnątrz bańki ulokowana jest pętla wykonana z drutu. Światłoczuła powłoka tworzy katodę oraz elektrodę zbierającą ( anoda ), którą tworzy pętla. Posiadają one wtopione w szkło doprowadzenie prądu.

a) Fotokomórka - wygląd zewnętrzny

b) Symbol Symbol motyw bądź zespół motywów, pojęć, obrazów, które oprócz znaczenia dosłownego posiadają także znaczenie ukryte - symboliczne. W przeciwieństwie do alegorii, która może być odczytana tylko... Czytaj dalej Słownik terminów literackich fotokomórki

c) Zasada działania fotokomórki

Wyróżniamy dwa rodzaje fotokomórek: próżniowe i wypełnione gazem. Oświetlenie fotokomórki sprawia, że płynący w niej prąd jesteśmy w stanie w konkretny sposób zainwestować. Jeśli mówimy o fotokomórce próżniowej to mówimy jednocześnie o prądzie elektronowym.

Zależność natężenia prądu fotoelektrycznego od przykładanego napięcia dla fotokomórki próżniowej (I) oraz gazowej (II)

Komórki fotoelektryczne posiadają ogromne wykorzystanie w maszynach służących do liczenia elementów a także do dokładnego określania czasu. W przypadku czasu fotokomórka sprzęga się z zegarem kwarcowym. Przy pomocy tych maszyn dokonuje się pomiaru czasu biegu biegacza oraz zjazdu zawodnika z dokładnością tysięcznych części sekundy.

Głównie oraz najczęściej wykorzystuje się fotokomórkę do odtwarzanie dźwięku podczas emitowania filmu na przykład w kinie. Z boku taśmy filmowej umieszcza się zapis dźwięku w formie wąskiej ścieżki o różnym stopniu zaciemnienia. Światło gdy przejdzie przez ścieżkę dźwięku padnie na fotokomórkę sprawiając, że prąd będzie płynął z różnym natężeniem. Gdy nastąpi wzmocnienie prąd ten dostarczany jest na głośnik, który odtwarza dźwięk.

Wykorzystanie fotokomórki w filmie dźwiękowym

F - fotokomórka

W - wzmacniacz

G - głośnik

U - układ optyczny

T - taśma filmowa

Z - źródło światła

Natężenie fotoprądu wyprodukowanego w fotokomórce uzależniony jest od jej oświetlenia, ale da się skonstruować fotokomórki reagujące np. dopiero na promieniowanie nadfioletowe. Zatem w obwodzie z fotokomórką następuje zamiana energii promienistej na energię elektryczną albo ze sterowaniem płynącego prądu. Fotokomórkę można więc nazwać urządzeniem przetwarzającym energię świetlną na elektryczną.

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na tym, że elektrony wysyłane są z powierzchni oświetlanej substancji. Wykorzystanie: w komórce fotoelektrycznej dwie elektrody umiejscowione są naprzeciwko siebie. Światło padając na nie powoduje uwolnienie elektronów swobodnych z fotoelektrody. Pomiędzy dwoma elektrodami przepływa prąd elektryczny o natężeniu proporcjonalnym do natężenia oświetlenia.

Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne natomiast polega na tym, iż światło przenika do środka substancji ( jest tak głownie w półprzewodnikach ) a następnie powoduje uwolnienie następnych elektronów. Ulega zmianie dzięki temu przewodność elektryczna właściwa substancji. Wykorzystanie: w ogniwie fotoelektrycznym.

W fotoogniwie , gdzie stosuje się zjawisko fotowoltaiczne widoczne w półprzewodnikowym złączu typu p-n dokonywana jest bezpośrednia zamiana energii promieniowania elektromagnetycznego z zakresu widzialnego albo niedalekiej podczerwieni na energię elektryczną. Ogniwa fotoelektryczne krzemowe stosowane w bateriach słonecznych, posiadają sprawność zamieniania energii wynoszącą w przybliżeniu 10 %, natomiast SEM równa się 0,5 V.

Fotodioda - jest to dioda, gdzie wartość prądu można zmieniać poprzez zmianę natężenia promieniowania elektromagnetycznego, które pada na jej płaszczyznę ( np. fotokatodę K ) albo złącze typu p - n. Zasada działania fotodiody opiera się na zastosowaniu zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego ( fotodiody próżniowe oraz gazowe ) albo wewnętrznego ( fotodiody półprzewodnikowe ). W fotodiodach próżniowych elektrony wysyłane są z katody docierają do anody A na skutek dostarczanego do niej napięcia Ua. Zależność Ia ( Ua ) nazywana jest charakterystyką fotodiody.

Wartość prądu Ia fotodiody uzależniona jest od strumienia elektromagnetycznego uderzającego w płaszczyznę fotokatod K. Zależność ta pozwala na wykorzystanie fotodiody jako detektorów promieniowania.

Głównym parametrem fotodiody jest jej czułość określana jako stosunek prądu anody do strumienia świetlnego, który dochodzi do fotokatody. Czułość fotodiody próżniowej, która działa w zakresie nasycenia, jest równa czułości fotokatody. W fotodiodzie gazowej, gdzie dochodzi do lawinowej jonizacji gazu, następuje wzmocnienie prądowe, wówczas czułość lampy jest 5 - 20 razy większa niż czułości fotokatody.

Fotodioda półprzewodnikowa zbudowana jest z płyty półprzewodnikowej ze złączem typu p - n na stałe umieszczonej w obudowie, która pozwala na przekazywanie promieniowania na powierzchnię światłoczułą płytki. Promieniowanie absorbowane w półprzewodnikach sprawia, że generują się swobodne nośniki ładunków. Nośniki mniejszościowe generowane w obszarze ładunku przestrzennego są rozdzielane przez złącze typu p - n , czyli elektrony są wyrzucane do obszaru typu n, natomiast dziury do obszaru typu p, gdzie stają się nośnikami większościowymi. Poruszanie się tych nośników jest zapamiętywany w obwodzie zewnętrznym fotodiody jako prąd fotoelektryczny spowodowany uderzającym strumieniem promieniowania.

Fotodiody wykorzystuje się w fotometrii, w technice filmu dźwiękowego a także w automatyce przemysłowej.