§ 90 ЗАСТОСУВАННЯ фотоефекту
Відкриття фотоефекту мало дуже велике значення для більш глибокого розуміння природи світла. Але цінність науки полягає не тільки в тому, що вона з'ясовує складне і різноманітне будова оточуючого нас світу, але і в тому, що вона дає нам в руки засоби, використовуючи які можна вдосконалювати виробництво, покращувати умови матеріальної та культурного життя суспільства. За допомогою фотоефекту «заговорило» кіно, стала можливою передача рухомого зображення (телебачення). Застосування фотоелектронних приладів дозволило створити верстати, которьге без участі людини виготовляють деталі за заданими кресленнями. Засновані на фотоефекті прилади контролюють розміри виробів краще людини, вчасно включають і вьпслючаюг мафією і вуличне освітлення і т. П. Все це виявилося можливим завдяки винаходу спеціальних приладів фотоелементів, в яких енергія світла керує енергією електрічесчсого струму або перетворюється в неї. Вакуумні фотоелементи. Сучасний вакуумний фотоелемент являє собою скляну колбу, частина внутрішньої поверхні якої покрита тонким шаром металу з малою роботою виходу (рис. 11.4). Це катод 1. Через прозоре віконце світло проникає всередину колби.
В її центрі розташована дротова петля або диск - анод 2, який служить для уловлювання фотоелектронів. Анод приєднують 1С позитивного полюса батареї. Фотоелементи реагують на видиме випромінювання і навіть на інфрачервоні промені. При потраплянні світла на катод фотоелемента в ланцюзі виникає електричний струм, який включає або вимикає реле. Комбінація фотоелемента з реле дозволяє конструювати безліч різних «бачать» автоматів. Одним з них є автомат в метро. Він спрацьовує (висуває перегородку) при перетині світлового пучка, якщо попередньо пропущена картка. Подібні автомати можуть запобігати аваріям. На заводі фотоелемент майже миттєво зупиняє потужний прес, якщо рука людини виявляється в небезпечній зоні. За допомогою фотоелементів відтворюється звук, записаний на кіноплівці. Напівпровідникові фотоелементи. Крім розглянутого в цьому розділі фотоефекту, званого більш повно зовнішнім фотоефектом, широко застосовується і так званий внутрішній фотоефект в напівпровідниках. На цьому явищі заснована пристрій фоторезисторов - приладів, опір яких залежить від освітленості. Крім того, сконструйовані напівпровідникові фотоелементи, які створюють ЕРС і безпосередньо перетворюють енергію випромінювання в енергію електричного струму. ЕРС, яка називається в даному випадку фотоЕДС, виникає в області р-n-переходу двох напівпровідників при опроміненні цій галузі світлом. Під дією світла утворюються пари електрон - дірка. В області р-n-переходу існує електричне поле. Це поле змушує неосновні носії напівпровідників переміщатися через контакт. Дірки з напівпровідника n-типу переміщаються в напівпровідник р-типу, а електрони з напівпровідника р-типу - в область n-типу, що призводить до накопичення основних носіїв в напівпровідниках n-і р-типів. В результаті потенціал напівпровідника p-типу збільшується, а n-типу зменшується. Це відбувається до тих пір, поки струм неосновних носіїв через р-n-перехід не зрівняється зі струмом основних носіїв через цей же перехід. Між напівпровідниками встановлюється різниця потенціалів, що дорівнює фотоЕДС.
Якщо замкнути ланцюг через зовнішнє навантаження, то в ланцюзі піде струм, який визначається різницею струмів неосновних і основних носіїв через р-n-перехід (рис. 11.5). Сила струму залежить від інтенсивності падаючого світла і опору навантаження R. Фотоелементи з n-переходом створюють ЕРС порядку 1-2 В. Їхня вихідна потужність досягає сотень ват при коефіцієнті корисної дії до 20%.
Фотоелементи малої потужності використовуються, наприклад, в фотоекспонометра. Особливо широко застосовуються напівпровідникові фотоелементи при виготовленні сонячних батарей, встановлених на космічних кораблях (рис. 11.6). На жаль, поки такі бата- P "^. 11.6 реї досить дороги. Широко застосовуються вакуумні та напівпровідникові фотоелементи, які створюють фотоЕДС.