ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА

 электросхемы электронной аппаратуры и бытовых устройств - усилители, лампы, транзисторы и микросхемы. Различные вопросы о работе УНЧ на полупроводниках и лампах, технические решения и настройка самодельных конструкций.

 Новые схемы :: ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

   Как правило, все фотоэлектрические приборы - полупроводниковые. К полупроводниковым относятся вещества, занимающие по величине удельного электронного сопротивления (или проводимости) промежуточное положения между проводниками (метал) и диэлектриками. характерным признаком полупроводников, выделяющим их электропроводности от концентрации примесей и электрических воздействий (температуры, света и др.). Например, даже при небольшом повышении температуры проводимость полупроводников резко возрастает (около5% на 1°С). Введения полупроводниках даже небольшого количества регулирующих примесей (около 10%) существенно увеличивается его проводимость. В электронике находят применения лишь органическое число известных полупроводников – германии, кремней, арсенид галлия. Бор, фосфор, мышьяк и другие используют в качестве легирующих примесей. Большинство полупроводниковых диодов изготавливаются на основе камня. 

   Полупроводники, применяются в электронике, имеют монокристаллическую структуру. Это значит, что по всему их объёму атомы размещены в строго периодической последовательности на определенных постоянных расстояниях друг от друга, образуя кристаллическую решетку. В такой идеальной кристаллической решетке все электроны связаны со своими атомами, потому такая структура не проводит электрический ток. Однако в полупроводниках сравнительно небольшие электрические воздействия (нагрев, облучение) приводят к отрыву некоторых электронов от своих атомов. Такие электроны называют электронными проводимости. Они перемещаются по кристаллической структуре и улучшают ее электропроводность. При уходе электрона связь (дырка). Ей присущ нескомпенсированный положительный заряд, равный по величине заряду электрона. Это приводит к хаотическому возникновению дырок в связях других атомов, что эквивалентно хаотическому перемещению положительных зарядов. При наличии внешнего электрического поля дырка будет двигаться в направлении, определяемом силами поля, в кристалле возникает электрический ток. Движение электронов и дырок в полупроводнике обуславливает его собственную электропроводность. Она мала, ее можно улучшить, вводя в монокристалл легирующие примеси. Практически не существует полупроводников с чисто электронной или чисто дырочной проводимостью. Электропроводность полупроводников определяется основными носителями заряда, концентрация которых намного больше концентрации основных носителей. по функциональным возможностям полупроводниковые приборы можно разделить на три основных класса: диоды, транзисторы и тиристоры.

   Излучающие полупроводниковые приборы. Классификация фотоэлектрических приборов и основные определения Фотоэлектрическими называют приборы, в которых энергия оптического излучения преобразуется в электрическую. Оптическим является электромагнитное излучение с длинами волн от 5 до 106 нм. В зависимости от длины волн оптическое излучение подразделяется на ультрафиолетовое (5… 400нм), видимое (400… 760нм),и инфракрасное (760… 106 нм). Действие фотоэлектрических приборов основано на явлении фотоэлектрического эффекта, которым называется процесс полного или частичного освобождения заряженных частиц в веществе в результате поглощения фотонов. Различают внутренний и внешний фотоэффект. 

   Внутренним фотоэффектом называются перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых телах и жидкостях в результате поглощения фотонов, которое сопровождается образованием дополнительных носителей зарядов или возникновением внутренней фото - эдс. Фото- эдс – электродвижущая сила, возникающая в полупроводнике на p- n- переход под действием оптического излучения. Явления возникновения эдс в электронно-дырочном переходе или тока при включении фотоэлектрического прибора в электрическую цепь, происходящее в результате разделения электрических зарядов электрическим полем, обусловленным неоднородностью полупроводника и воздействием оптического излучения, называется фотогальваническим эффектом.
Внешним фотоэффектом называется явлением фотоэлектронной эмиссии, т. е. процесс электронной эмиссии, обусловленный энергией падающего оптического излучения.

фотокатод

   Фотоэлектрические приборы обычно классифицируют по виду рабочей среды, типу фотоэлектрического эффекта, функциональному назначению и др. По виду рабочей среды фотоэлектрические приборы подразделяют на электровакуумные и полупроводниковые. В зависимости от типа фотоэффекта, лежащего в основе действия прибора, различают фотоэлектрические приборы с внешним фотоэффектом (электровакуумные фотоэлементы, фотоэлектронные умножители), фотоэлектрические приборы, действие которых основано на внутреннем фотоэффекте (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, полупроводниковые фотоэлементы). В зависимости от функционального назначения фотоэлектрические приборы подразделяются на фотоприёмники, фотодатчики и фотоэлектрические преобразователи энергии оптического излучения в электрическую. Фотоприёмники преобразуют световой сигнал в электрический и применяются, например, в аппаратуре факсимильной связи, устройствах считывания информации в вычислительной технике, киноаппаратуре. К особой группе фотоприёмников относят телевизионные передающие трубки. Фотодатчики предназначены для преобразования измеряемой величины (деформации, давления и т. д.) в электрический сигнал.  

   Электровакуумные фотоэлементы и фотоэлектронные умножители
Электровакуумные фотоэлементы. Принцип действия электровакуумных фотоэлементов основан на внешнем фотоэффекте. Для того чтобы электрон покинул поверхность катода, ему необходимо сообщить дополнительную энергию, достаточно для совершения работы выхода А вых.

Схема включения фотоэлемента

   Схема включения фотоэлемента в электрическую цепь показана на рис.1,б. При воздействии светового потока Ф на катод в цепи появляется фототок l ф. Если при Ф= const увеличивать напряжение между анодом и катодом U a, фототок сначала быстро возрастает до некоторого значения, а затем при дальнейшем увеличении U a остаётся практически неизменным (рис. 1,в). Такая зависимость фототока от анодного напряжения обусловлена тем, что при малых значениях U a не все эмитированные катодом электроны достигают поверхности анода. С увеличением напряжения между анодом и фотокатодом доля электронов, преодолевших расстояние между электродами, возрастает и при некотором напряжении все эмитированные катодом электроны достигают поверхности анода. Незначительный прирост фототока при еще большом увеличении U a объясняется автоэлектронной эмиссией.

Диаграмма включения фотоэлемента - график

   Электровакуумные фотоэлементы являются безынерционными приборами и могут преобразовывать энергию оптического излучения, интенсивность которого изменяется с частотой до 109 Гц. Ток, проходящий в цели фотоэлемента при отсутствии оптического излучения, называется темновым. В электровакуумных фотоэлементах он составляет  10-7…10-8А. темновой ток обусловлен термоэлектронной эмиссией и утечкой тока между электродами. Предельная рабочая температура электровакуумных фотоэлементов 60…900С. Превышение этой температуры приводит к значительному увеличению термоэлектронной эмиссии. Фотоэлектронные умножители. Фотоэлектронным умножителем называется электровакуумный прибор, преобразующий энергию оптического излучения в электрические сигналы и содержащий фотокатод, анод и вторично- электронный умножитель, в котором поток электронов умножается вследствие вторичной электронной эмиссии. Между фотокатодом и анодом расположены эмиттеры вторичных электродов – диноды 5. 

   Световой поток Ф, падающий на фотокатод, вызывает фотоэлектронную эмиссию, пропорциональную интенсивности потока. Так как электроны покидают фотокатод под различными углами, для их фокусировки необходима электронно- оптическая система, состоящая из фокусирующего электрода 3 и диафрагмы 4. Из-за несовершенства электронно- оптической системы не все эмитированные фотокатодом электроны попадают на первый динод (ее работа оценивается эффективностью сбора электронов y к - отношением числа электронов, достигающих первого динода, к общему числу эмитированных фотокатодом электронов). Попав на первый динод, электроны вызывают вторичную эмиссию, характеризуемую коэффициентом вторичной эмиссии Q.

   Отношение чисел электронов, собранных анодом, к числу электронов, попавших с фотокатодом на первый динод, QiYi, называемое коэффициентом усиления по току фотоэлектронного умножителя, зависит от числа каскадов вторично- электронного умножителя и коэффициентов их эффективности. В современных фотоэлектронных умножителях он достигает 108.

   Основными параметрами фотоэлектронных умножителей являются световая анодная чувствительность, анодное напряжение и напряжение между динодами. Световая анодная чувствительность (А/лм)- это отношение выходного (анодного) тока к световому потоку, излучаемому в направлении фотокатода эталонной лампой, т. д. Ka= I a /Ф. В зависимости от типа фотоэлектронного умножителя его световая анодная чувствительность лежит в пределах 10…100 А/лм, анодное напряжение -200… 2000 В, напряжение между соседними динодами -50… 150 В. Фотоэлектронные умножители для измерения слабых световых потоков в ядерной физике, установках для излучения кратковременных процессов, устройствах телевизионной и лазерной техники.




ЭМИ своими руками:

   Электронный музыкальный инструмент на основе распространённой микросхемы NE555 - схема и фото готового инструмента.

Как обнаружить электропроводку в стене:

   Для того чтобы не рисковать понапрасну в процессе домашних ремонтных работ, и не делать лишнюю работу, восстанавливая повреждённую проводку, рекомендуем собрать простой прибор.

Устройство для поиска проводов в стене:

   Вторая жизнь старой техники. Описание простого устройства для поиска проводов в стене, которое можно изготовить на основе обычного кассетного плеера, имеющегося в сарае почти у каждого.

Схема регулятора оборотов электромотора:

   Электрический симисторный регулятор оборотов для электроинструмента - схема, описание сборки и пример установки его в болгарку.

Лампа с разными цветами на светодиодах:

   Удачная и оригинальная конструкция светодиодного многоцветного светильника на микроконтроллере Attiny13 - есть режим автоматической смены цветов.

Меню сайта
Новые схемы
Схемы, микросхемы и радиодетали. Сайт для начинающих радиолюбителей. Все радиосхемы можно скачать бесплатно. © 2016