Фотоэлектрические преобразователи

Чувствительным элементом фотоэлектрических преобразователей служат фотоэлементы с внешним и внутренним фотоэффектом. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом в свою очередь делятся на фотоэлементы вентильные (с запирающим слоем) и фоторезисторы (фотосопротивления). Фотоэлементы с внешним фотоэффектом бывают вакуумными и газонаполненными. Наложенный на внутреннюю поверхность стеклянной колбы слой серебра, покрытый слоем щелочного металла, служит катодом. Анод выполнен в виде металлического кольца или диска, расположенного в центре колбы (А на рис. 4.1.14). Если между анодом и катодом создать электрическое поле, а на фотоэлемент направить световой поток так, чтобы он падал на катод, то часть электронов катода, получив добавочную энергию от светового потока, будет покидать катод, двигаясь к аноду, и в цепи установится электрический ток – фототок. Фототок прекратится, если прекратить освещение фотоэлемента. При постоянном напряжении между анодом и катодом фототок пропорционален световому потоку. Отношение фототока, выраженного в микроамперах, к световому потоку от стандартного источника света (лампа накаливания 100 Вт с вольфрамовой нитью и цветовой температурой 2850 К), выраженному в люменах (лм), называется интегральной чувствительностью фотоэлемента. Для вакуумных фотоэлементов она доходит до 100 мкА/лм.

В газонаполненных фотоэлементах колба заполняется обычно аргоном, что значительно повышает чувствительность фотоэлемента. Наиболее распространенные фотоэлементы: тип СЦВ – сурьмяно-цезиевый – вакуумный и тип ЦГ – кислородно-цезиевый – газонаполненный.

Фототок, полученный от вакуумных фотоэлементов мал, и его приходится усиливать.

Вместо фотоэлементов можно применять фотоэлектронные умножители, в которых усиление фототока происходит посредством вторичной эмиссии электронов эмиттерами, находящимися в самом умножителе. В результате вторичной эмиссии фототок увеличивается в сотни раз. Так, например, в однокаскадном умножителе типа ФЭУ-1 интегральная чувствительность доходит до 800 мкА/лм.

Фотоэлементы с запирающим слоем по своему устройству сходны с полупроводниковыми выпрямителями, у которых между двумя слоями полупроводника есть запирающий слой. Попадая на эти фотоэлементы, световой поток способствует перераспределению электронов и дырок, что вызывает разность потенциалов на р – n переходе.

Рис. 4.1.19 Схема ионизационного преобразователя

Рис. 4.1.20 Ионизационный мембранный манометр

Рис. 4.1.21 Газоразрядный счетчик

Вентильный фотоэлемент (рис. 4.1.15) состоит из металлического диска, на который наложен слой полупроводника (селен, таллий, германий, кремний), а на последний наложен полупрозрачный металлический слой. При освещении в цепи возникает фототок. Интегральная чувствительность фотоэлементов с запирающим слоем значительно выше, чем фотоэлементов с внешним фотоэффектом, что в ряде случаев дает возможность обойтись без применения усилителей. Фоторезисторы представляют собой полупроводниковые кристаллические или пленочные сопротивления, удельная проводимость которых резко возрастает с увеличением падающего на них светового потока.

Фотоэлектрические преобразователи применяются для измерения ряда неэлектрических величин.

Принцип работы фотоэлектрического пирометра – прибора для измерения температур, основанного на применении фотоэлемента, показан на рис. 4.1.16.

Световой поток достаточно нагретого тела – объекта измерения ОИ, воздействуя на фотоэлемент, вызывает в цепи фотоэлемента фототок, который зависит от светового потока, следовательно, и от температуры объекта измерения. По фототоку судят о температуре тела.

Рисунок 4.1.17 иллюстрирует принцип работы фотоэлектрических калориметров и дымномеров – приборов для определения прозрачности или состава жидкости или газа (дыма). Световой поток, создаваемый вспомогательным источником ВИ, попадает в фотоэлемент, пройдя через ОИ, в котором частично поглощается. Степень поглощения, а следовательно, и интенсивность светового потока, воздействующего на фотоэлемент, зависит от измеряемого параметра. По фототоку, зависящему от интенсивности светового потока, воздействующего на фотоэлемент, и судят о значении измеряемой величины.

Принцип работы фотоэлектрического прибора для измерения линейных размеров изделия, например диаметра проволоки (рис. 4.1.18), заключается в том, что на пути светового потока, идущего от ВИ к фотоэлементу, помещается ОИ, экранирующий часть светового потока. Степень экранирования, а, следовательно, и ток фотоэлемента определяются размерами измеряемого объекта. Аналогичная схема применяется для счета изделий, двигающихся по конвейеру. В этом случае при прохождении изделия прерывается световой поток, идущий от источника света, и прерывается ток в цепи фотоэлемента. Число перерывов тока равно числу прошедших по конвейеру изделий.

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Аналого-цифровые преобразователи(АЦП)
2. Аналого-цифровые преобразователи.
3. Индукционные преобразователи
4. ОХРАНА ТРУДА В УЧЕБНОЙ ЛАБОРАТОРИИ «ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ»
5. Параметрические преобразователи
6. Преобразователи непрерывной величины в код
7. Преобразователи переменного напряжения
8. Пьезоэлектрические преобразователи
9. Тема 6.2 Аналого-цифровые преобразователи
10. Термопреобразователи сопротивления
11. Термочувствительные преобразователи
12. Унитарные фотоэлектрические масочные ДОС.