Фотоэлектрические приборы
Фотоэлектрический прибор — преобразователь лучистой энергии, под действием которой изменяются электрические свойства рабочей среды, содержащейся в приборе.
Под лучистой понимают энергию электромагнитного излучения широкого диапазона частот. Однако в большинстве случаев фотоэлектрические приборы являются приемниками электромагнитных излучений оптического диапазона, к которому относятся ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение с длиной волны от 5-10~9 до 10~3 м. Ультрафиолетовое излучение лежит в диапазоне длин волн 5-10~9 - 4• 10~7 м, видимое - в диапазоне 4 • 10~7 — 7,6 • 10~7 м, инфракрасное — 7,6-10~7 - 10~3 м. Работа фотоэлектрических приборов основана на фотоэлектрических явлениях (фотоэффектах).
Различают два вида фотоэффекта: внутренний и внешний.
Внутренний фотоэффект — возбуждение электронов вещества, т. е. переход их на более высокий энергетический уровень под действием излучения, благодаря чему изменяются концентрация свободных носителей заряда, а, следовательно, и электрические свойства вещества. Внутренний фотоэффект наблюдается лишь в полупроводниках и диэлектриках и проявляется в виде изменения электрической проводимости в однородных полупроводниках или создания ЭДС в неоднородных полупроводниках (р-n структур).
Полупроводниковые приборы с однородной и неоднородной структурами, в которых используется внутренний фотоэффект, служат в качестве фотоэлектрических полупроводниковых приемников излучения.
Внешний фотоэффект — это фотоэлектронная эмиссия, т. е. выход электронов за пределы поверхности вещества под действием излучения. Фотоэлектронная эмиссия в большей или меньшей степени может происходить в любом веществе. Внешний фотоэффект лежит в основе работы электровакуумных фотоэлектрических приборов — электронных и газоразрядных фотоэлементов, а также фотоэлектронных умножителей.
Фотоэлемент — электровакуумный прибор, преобразующий энергию оптического излучения в электрическую и содержащий фотокатод и анод.
При наполнении фотоэлемента инертным газом (гелием, неоном и др.) появляется возможность повысить чувствительность прибора за счет несамостоятельного газового разряда. Такие фотоэлементы называются газоразрядными фотоэлементами. По сравнению с электронным в газоразрядном фотоэлементе световая чувствительность фотокатода увеличивается почти в 10 раз.
Фотоумножитель — это электровакуумный прибор, преобразующий энергию оптического излучения в электрическую и содержащий фотокатод, анод и диоды для усиления фототока.
Фотоэлектрический полупроводниковый приемник излучения — фоточувствительный полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на внутреннем фотоэффекте в полупроводнике.
Поток фотонов (фотон — элементарная частица, квант светового излучения), падающих на однородный полупроводник, создает внутри него значительное количество подвижных носителей заряда - электронов и дырок (внутренний фотоэффект). Этот эффект используется в фоторезисторе.
Фоторезистор — фотоэлектрический полупроводниковый приемник излучения, сопротивление которого зависит от освещенности.
Важным показателем работы любого фотоприемника, в том числе фоторезистора, является влияние частоты модуляции (скорости изменения интенсивности) излучения на чувствительность прибора. Это явление оценивается граничной частотой.
Фотодиод - полупроводниковый диод с р-n переходом между двумя типами полупроводника или между полупроводником и металлом, в котором поглощение излучения, происходящее в непосредственной близости перехода, вызывает фотогальванический эффект, который проявляется в создании ЭДС на его выводах.
