ФОТОЭЛЕМЕНТ
электронный
прибор, в к-ром в результате поглощения энергии падающего на него оптич.
излучения генерируется эдс (фотоэдс) или электрич. ток (фототок).
Действие Ф. основывается на фотоэлектронной эмиссии пли фотоэффекте
внутреннем.
Ф., действие к-рого осн.
на фотоэлектронной эмиссии, представляет собой (рис., а) электровакуумный
прибор с 2 электродами - фотокатодом и анодом (коллектором электронов),
помещёнными в вакуумированную либо газонаполненную стеклянную или кварцевую
колбу. Световой поток, падающий на фотокатод, вызывает фотоэлектронную
эмиссию с его поверхности; при замыкании цепи Ф. в ней протекает фототок,
пропорциональный световому потоку. В газонаполненных Ф. в результате ионизации
газа
и возникновения несамостоятельного лавинного электрического разряда
в газах фототок усиливается. Наиболее распространены Ф. с сурьмяно-цезиевыми
кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодами.
Ф., действие к-рого осн.
на внутреннем фотоэффекте,- полупроводниковый прибор с гомогенным электроннодырочным
переходом (р - n-переходом) (рис., б), полупроводниковым гетеропереходом
или
контактом металл-полупроводник (см. Шотки диод). Поглощение оптич.
излучения в таких Ф. приводит к увеличению числа свободных носителей внутри
полупроводника. Под действием электрич. поля перехода (контакта)
носители заряда пространственно разделяются (напр., в Ф. с р - п-переходом
электроны накапливаются в я-области, а дырки - в р-области), в результате
между слоями возникает фотоэдс; при замыкании внешней цепи Ф. через нагрузку
начинает протекать электрич. ток. Материалами, из к-рых выполняют полупроводниковые
Ф., служат Se, GaAs, CdS, Ge, Si и др.
Ф. обычно служат приёмниками
излучения или приёмниками света (полупроводниковые Ф. в этом
случае нередко отождествляют с фотодиодами); полупроводниковые Ф.
используют также для прямого преобразования энергии солнечного излучения
в электрич. энергию - в солнечных батареях, фотоэлектрических генераторах.
Основные параметры и характеристики
Ф. 1) Интегральная чувствительность (ИЧ)- отношение фототока к вызывающему
его световому потоку при номинальном анодном напряжении (у вакуумных Ф.)
или при короткозамкнутых
выводах (у полупроводниковых Ф.). Для определения ИЧ используют, как правило,
эталонные источники света (напр., лампу накаливания с воспроизводимым значением
цветовой темп-ры нити, обычно равным 2840 К). Так, у вакуумных Ф. (с сурьмяно-цезиевым
катодом) ИЧ составляет ок. 150 мка/лм, у селеновых - 600 - 700 мка/лм,
у
германиевых - 3 • 104 мка/лм. 2) Спектральная чувствительность
- величина, определяющая диапазон значений длин волн оптич. излучения,
в к-ром практически возможно использовать данный Ф. Так, у вакуумных Ф.
с сурьмяно-цезиевым катодом этот диапазон составляет 0,2-0,7 мкм, у
кремниевых -0,4- 1,1 мкм, у германиевых - 0,5-2,0 мкм. 3) Вольтамперная
характеристика - зависимость фототока от напряжения на Ф. при постоянном
значении светового потока; позволяет определить оптимальный рабочий режим
Ф. Напр., у вакуумных Ф. рабочий режим выбирается в области насыщения (область,
в к-рой фототок практически не меняется с
ростом напряжения). Значения фототока (вырабатываемого, напр., кремниевым
Ф., освещаемым лампой накаливания) могут при оптимальной нагрузке достигать
(в расчёте на 1 см2 освещаемой поверхности) неск. десятков
ма
(для кремниевых Ф., освещаемых лампой накаливания), а фотоэдс - нескольких
сотен мв. 4) Кпд, или коэфф. преобразования солнечного излучения
(для полупроводниковых Ф., используемых в качестве преобразователей энергии),-
отношение электрич. мощности, развиваемой Ф. в номинальной нагрузке к падающей
световой мощности. У лучших образцов Ф. кпд достигает 15-18% .
Ф. используют в автоматике
и телемеханике, фотометрии, измерит. технике, метрологии, при оптич., астрофизич.,
космич. исследованиях, в кино- и фототехнике, факсимильной связи и т. д.;
перспективно использование полупроводниковых Ф. в системах энергоснабжения
космич. аппаратов, мор. и речной навигац. аппаратуре, устройствах питания
радиостанций и др.
Лит.: Рывкин С. М.,
Фотоэлектрические явления в полупроводниках, М., 1963; Фотоэлектронные
приборы, М., 1965; Васильев А.
М., Ландсман А. П., Полупроводниковые фотопреобразователи, М., 1971. М.
М. Колтун.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я