Лекція 12

Тема 12.1. «Фотоелектричні датчики»

Фотоелектричні датчики останнім часом набули широке поширення. У швидко дійних вхідних пристроях цифрових обчислювальних пристроїв, автоматичних приладах фото контролю або фотокопіювання, а також в різних приладах оптики застосовуються ці датчики.

Всі фотоелектричні датчики є фотоелементами, що реагують на зміну світлового потоку. При освітленні поверхні деяких металів або напівпровідників світлова енергія, проникаючи в поверхневі шари речовини, повідомляє електронам додаткову енергію, завдяки якій деякі електрони вилітають з своїх орбіт і створюють електричний струм. Величина струму буде тим сильніше, чим більше світлової потік, падаючий на фотоелемент.

Фотоелектричні датчики можуть бути побудовані за трьома різними принципами залежно від поведінки електронів, що вивільняються під дією світлового потоку.

1. Якщо звільнилося електрони покидають освітлену речовину, то виникає фотоефект. Фотоелементи, що працюють на цьому принципі, називаються фотоелементами із зовнішнім фотоефектом.

2. Якщо звільнилося електрони залишаються в речовині, підвищуючи його електропровідність, то виникає внутрішній фотоефект. Фотоелементи, що використовують це явище, називають фото опорами.

3. Якщо звільнилося електрони з шару освітленої речовини переходять в шар іншого, неосвітленої речовини, відокремленої тонким ізоляційним шаром від освітленого.

Фото елементи, засновані на цьому принципі, називають фотоелементами із замикаючим шаром.

Тема 12.2. «Фотоелементи із зовнішнім фотоефектом»

На мал. показаний загальний вид фотоелемента.

а) загальний вигляд

Фотоелемент має вид вакуумного або газонаповненого балона. Останнім часом фотоелементи цього типу випускаються з сурьмяно - цезієвим катодом і заповнюються аргоном. Анод 1 фотоелемента має форму круглої пластинки, катод 2 виконаний у вигляді чутливого шару, нанесеного на внутрішню поверхню скла.. На мал. би показана схема включення фотоелемента.

Світлові характеристики i ф =f (Ф ) фотоелемента сильно залежать від величини напруги Uф, прикладеної до фотоелемента і необхідного для видалення електронів, що вилітають під дією світла.

Чутливість e = di / dФ вітчизняного виробництва приблизно складає:

-для вакуумних фотоелементів 20 мкА / лм;

-для газонаповнених- 120 мкА / лм.

При роботі фотоелемента на навантаження чутливість його зменшується згідно із законом

 =  с / ( 1 + Rн / Ri ),

де :  - статична чутливість фотоелемента (за відсутності навантаження);

 с – динамічна чутливість фотоелемента;

Ri=  Uф / i  ф - внутрішній опір фотоелемента.