В) Фотоэлектрические преобразователи

Фотоэлектрическими называют ИзПр, который реагируют на изменение освещенности. В них используются три вида фотоэффекта (т.е. изменения свойств вещества при изменении его освещенности):

• внешний фотоэффект, состоящий в том, что под влиянием световой энергии из катода электронной лампы вылетают электроны (происходит эмиссия); сила тока эмиссии зависит от освещенности катода (рис.6).

• внутренний фотоэффект, заключающийся в изменении активного сопротивления (электропроводности) полупроводника в зависимости от его освещенности (рис.7).

• вентильный фотоэффект, при котором между слоями освещаемого проводника и неосвещаемого полупроводника, разделенными тонким изоляционным слоем, возникает ЭДС, зависящая от освещенности.

Фотоэлектрические преобразователи (ФЭПр) с внешним фотоэффектом представляет собой вакуумную или газонаполненную лампу с катодом из фоточувствительного слоя. Ток в фотоэлементе появляется только под воздействием света. В промышленности используют фотоэлектропреобразователи типа ЦГ (кислородноцезиевый газонаполненный) и СЦВ (сурьмяно-цезиевый вакуумный).

Работа ФЭПр определяется вольтамперной и световой характеристиками. Вольтамперной характеристикой называется зависимость фототока преобразователя от напряжения на аноде, а световой – зависимость фототока от светового потока, падающего на катод.

Световая характеристика определяет чувствительность преобразователя: отношение фототока (в мкА) к световому потоку (в лм), вызвавшему этот ток. ФЭПр реагирует на интенсивность и частоту светового потока, поэтому различают интегральную (по интенсивности) и спектральную (по частоте) чувствительности. Интегральной чувствительностью называется сила тока фотоэлектронной эмиссии, создаваемого в преобразователе во всем диапазоне волн при падении на него единого потока (от УФ до ИК лучей включительно). Спектральная чувствительность характеризует способность преобразователя реагировать на световые колебания одной частоты (т.е. определенной длины волны).

В вакуумных ФЭПр анодный ток обусловлен только электронами, вылетающими из фотокатода, поэтому световая характеристика такого преобразователя линейна. В газонаполненных – ток создается не только электронами, вылетевшими из катода, но также электронами и ионами, получающимися в результате ионизации газа; этим объясняется нелинейность их световых характеристик (рис.6).

Чувствительность газонаполненного преобразователя больше чувствительности вакуумного. Например, при нормальном рабочем напряжении 240 В интегральная чувствительность вакуумного преобразователя типа СЦВ-4 составляет 100 мкА/лм, а газонаполненного типа ЦГ- 4 – 200 мкА/лм.

Схема включения фотоэлектрического преобразователя с внешним фотоэффектом в электрическую цепь	Характеристика газонаполненных (Г) и вакуумных (В) фотоэлементов
Рис 6

Использование фотоэлементов в схемах автоматики требует применения усили-телей с большим коэффициентом усиления.

Рис. 7 Схема включения в электрическую цепь преобразователя с внутренним фотоэффектом (фотосопротивления)

ФЭПр с внутренним фотоэффектом (фотосопротивление) состоит из светочувствительного слоя полупроводника толщиной около 1 мкм нанесенного на стеклянную или кварцевую пластинку. Ток через фотосопротивление, включенное в цепь, проходит и в темноте, но при освещении величина тока резко возрастает (рис.7).

Промышленные фотосопротивления обозначаются буквами ФС, а также буквами и цифрами, указывающими состав материала и конструкцию. Если ФС из сернистого свинца, то в обозначение еще входит буква А, из сернистого висмута – Б, из сернистого кадмия – К.