3.5.5. Фотоэлементтердің негізгі сипаттамалары

Әрбір фотоэлемент сипаттайтын параметрлермен ғана емес техникада қолдану тәсілімен сипатталады. Бұлардың негізгілеріне мыналар жатады: вольтамперлік, жарықтық, спектр желіліктік сипаттамалары, интегралдық және спектрлік сезгіштер п. ә. к. Жүктемелік вольтамперлік сипаттамасына жүктемелік тоқ күші J_H және фотоэлементті әр түрлі жүктемелік кедергімен тұрақты жарық әсер ететін кездегі кернеуі арасындағы байланысты көрсетеді:

.

Бұл бойынша қарастырылған теория

. (3,39)

R_H=0 болған кезде токтын өсінде жатқан нүкте J_H3 тоғына сәйкес келеді, себебі R_H=0 және φ_H=0 болғанда (3,35) теңдеуден J_H=J_H-Э=J_ф аламыз, яғни вольтамперлік сипаттаманы токтың өсімен қиылысу нүктесі J_H-Э мәнін береді.

R_H→∞ кезде кернеу өсінде жатқан нүкте фотоэлектр қозғаушы күшіне сәйкес келеді, себебі R_H→∞ болғанда J_H=0 және (3,35) теңдеуден φ_H=φ_xx болады, яғни вольтамперлік сипаттаманың кернеу өсімен қиылысу нүктесі фотоэлектр қозғаушы күшінің мәнін береді.

Егер жарық әсер етілген фотоэлемент R_H кедергімен тұйықталса, онда тізбекте J_H тоғы пайда болады, бұл тоқтың шамасы фотоэлементтің сапасы, жарықтандыру интенсивтілігі және осы кедергінің шамасымен анықталады. Жарықтандыру бірнеше мәндердегі вольтамперлік сипаттамасы 3,24.а, б-суретте көрсетілген бір-біріне қатысты ығысқан қисық сызықты болады және жарық ағынының үлкен өзгеру шектерінде J_H-Э тоғы оған пропорционал J_H-Э=KФλ ал фотоэлектр қозғаушы күші қанығуға ұмтылады.

а) б)

Сурет 3,24

Селен фотоэлементтің жарықтық сипаттамасы. Жарықтық (интегралдық) сипаттамалар токты қысқа тұйықтаудағы фотоэлектр қозғаушы күші жарықпен әсер етуі немесе жарық ағынындағы жүктеме тоқтың арасындағы байланысты көрсетеді.

1) ; (3,40)

; (3,41)

.

I_H-Э (І_Н-Э=І_ф) тоғы мен жарықтың әсер ету арасындағы байланыс сызықтық (2), ал жүктеме токпен жарықпен әсер ету арасындағы байланысты көрсететін сипаттамалар қисық сызықты түрде өзгереді.

Сыртқы тізбектегі ток пен фотоэлементтерді тізбектегі ток пен фотоэлементтерді фотометрлік өлшеулерге қолдануды шектейтін жүктегі кедергі неғұрлым көп болса,сыртқы тізбектегі ток пен жарықтың әсер етуі арасындағы байланыстың қисық сызықтағы соғұрлым көп болады.

Жиіліктік сипаттамаларына фотоэлемент тізбегіндегі токтың тұрақты жарықтандыру кезіндегі жарық ағынының модуляция жиілігі мен жүктің кедергісі арасындағы байланысты білдіреді.

. Фотоэлементтің бетіне модуляця жиілігі ν_м болатын ауыспалы жарық ағымы түсетін болса, онда бұл токта І_Н пайда болатын күш байланыста болады. ν_м артуымен ток күші І_Н фотоэлементтің инертциялығынан ток І_Н күші азаяды.

Спектрлік сипаттамалар түсетін бірлік жарық ағнының фототоғы мен жүретін жарықтың толқын ұзындығы арасындағы байланысты көрсетеді:

.

Интегралдық сезгіштік – бұл фотоэлемент тізбегіндегі қыска тұйықталу тоғының вольфрам қыл сымының температурасы 2840К қыздыру шамынан фотоэлементке түскен жарық ағынына қатынасын айтады:

. (3,42)

Сызықтық тәуелділікке Ф жарық ағыны I тоғымен болса, онда К шамасы берілген фотоэлемент типі үшін тұрақты болады.

Спектрлік сезгіштік-фотоэлемент тізбегіндегі қысқа тұйықталу тоғының оған түсетін Ф монохромат сәуле ағынына қатынасына тең шама:

(3,43)

Фототокқа тең болатын І мәнін (3,39) формулаға қойып, К-нің толқын ұзындығы -ге тәуелділігін қойып, төменгі формуланы аламыз:

. (3,44)

(3,40) -формуладан мынадай қортынды шығады:сезгіштік толқын ұзындығының сызықты түрде байланысты болу себебі,толқын ұзындығы кеміген кезде жарық энергиясы жіңішке беттік қабатта заряд тасмалдаушылардың рекомбинация жылдамдығы тосқыштардың болуынан фотоэлементтің жартылай өткізгіш материялының төменгі жағындағы жылдамдықпен салыстырғанда артады. Үлкен толқын ұзындығы обылысында сезгіштіктің кемуі, кванттық энергиясы hν жуықтап алғанда тыйым салынған аймақтың қалыңдығын ΔЕ-ге тең кездегі фотоэлемент материалының жұтылу жиегіне сәикес келеді.

П.Ә.К. күш түскен кездегі фотоэлементтен бөлінетін қуаттың төмен ағытталған жарық ағынына қатынасы:

(3,45)

Фотоэлементтің П.Ә.К.-нің мәні қолданылған материал иен фотоэлемент контрукциясы,сонымен қатар фотоэлементтің жұмыс режимін таңдап алуға (жүктеме кедергісі жарықтандыру және температура) байланысты болатын энергия шығыны мен анқталады.