Принцип роботи фотоелемента
Фотоелементом називають прилад, який під впливом Сонця виробляє фототок. Практичну можливість отримання електричної енергії зі світла розробив професор фізики МУ А.Г. Столетов. Він пояснив походження фотоефекту і зумів перетворити сонячну енергію в фотоЕДС. На підставі цього сьогодні виготовляють електровакуумні й напівпровідникові фотоелементи, які використовують в вимірювальної, контрольної і автоматичної апаратури.
Пристрій являє собою кварцову або скляну колбу. З її внутрішньої сторони нанесений світлочутливий шар лужного металу (катод). Він контактує з дротом, сполученим з негативним полюсом джерела живлення. В середині пристрою розташований електрод, званий анодом. Він з'єднаний з позитивним полюсом. Під впливом світла з катода вириваються електрони. В електромагнітному полі вони спрямовуються до анода, створюючи в ланцюзі струм.
напівпровідниковий фотоелемент
Напівпровідник має стійку структуру. Атоми міцно пов'язані ковалентним зв'язком. Якщо енергії кванта вистачає, щоб розірвати зв'язок електрона з атомом, електрон стає вільним. На його місці народжується дірка - позитивний заряд, рівний заряду електрона. Якщо прикласти різницю потенціалів, з'явиться електричний струм.
Слабку провідність чистих напівпровідників збільшують за допомогою домішок інших речовин, щоб отримати більше вільних позитивно або негативно заряджених частинок:
- домішки, що створюють надлишок електронів утворюють напівпровідник n-типу.
- домішки, що створюють надлишок дірок - напівпровідник p-типу.
Якщо з'єднати матеріал n-типу і p-типу, на кордоні відбудеться перерозподіл зарядів: дірки будуть рухатися в n-область, а електрони - в p-область, поки на кордоні не виникне подвійний шар зарядів, званий pn-переходом і електричне поле, перешкоджає їх подальшому перерозподілу. Якщо ланцюг замкнути, з'явиться електричний струм, пропорційний:
- інтенсивності світлового потоку;
- площі напівпровідника;
- часу дії світла.
пристрій фотоелемента
застосування
Фотоелементи міцно увійшли в наше життя. Фотореле пропускає нас в метро, управляє процесами сучасного виробництва, забезпечує безпеку людини і механізмів, контролюють якість продукції за класичною схемою. На її вході встановлюється фотоелемент, що реагує на світловий потік. Сигнал посилюється і подається на реле в виконавчу ланцюг, керуючи роботою двигунів, верстатів і цілих систем, що застосовуються в побуті та на виробництві.
Вивчення світла триває і сьогодні. Вчені впевнені, що потенціал фотона колосальний, а гелиевая енергетика незабаром змінить світ у всіх відносинах.
Рекомендуємо
Як працює бездротової пульт дистанційного керування
Як купити автоматику для воріт
Автоматичні ворота в Москві