Fotočlánek je skleněná baňka, ve které je vytvořeno vakuum a ve které jsou umístěny dvě elektrody: fotokatoda a anodou.
Fotokatoda je vrstva citlivá na světelné záření, skládající se ze sloučenin antimonu, teluru, alkalických kovů s nečistotami různých prvků. Tato vrstva pokrývá více než polovinu vnitřního povrchu baňky. Anoda má podobu drátěného prstence, pletiva nebo rámu.
Na schématech zapojení je fotobuňka označena symbolem (obr. 136). Schéma zapojení fotobuňky je na obr. 137. Externí zdroj Eа vytváří mezi anodou a katodou elektrické pole, pod jehož vlivem se elektrony vyražené z povrchu katody řítí k anodě a vytvářejí v obvodu zdroje anodový proud (fotoproud). Tento proud vzniká na rezistoru Ra úbytek napětí, který při konstantní hodnotě Eа závisí na světelném toku dopadajícím na fotokatodu. Fotobuňky se dělí na vakuové a plněné plynem. U vakuových fotočlánků se uvnitř baňky vytváří vakuum a do článků naplněných plynem se pod nízkým tlakem zavádí malé množství inertního plynu. Jejich princip fungování je stejný, ale fotobuňky plněné plynem mají mnohem vyšší citlivost na záření, což se vysvětluje ionizačním účinkem molekul plynu a výskytem dalších nosičů elektrického náboje.
60. Základní charakteristiky fotobuněk.
Hlavní vlastnosti fotobuněk jsou:
1. Proudově-napěťová charakteristika: IФ=f(UA).
Jedná se o závislost fotoproudu na napětí mezi anodou a katodou při konstantním světelném toku. Typ typických charakteristik proud-napětí je uveden na (Obr. 138).
2. Světelná charakteristika IФ=f(Ф) .
Jedná se o závislost fotoproudu světelného toku při konstantním napětí na anodě fotočlánku. Rodina těchto charakteristik je znázorněna na (obr. 139).
3. Spektrální charakteristika: – jedná se o závislost relativního výkonu fotočlánku na vlnové délce záření dopadajícího na katodu. Typ typické spektrální charakteristiky je znázorněn na (obr. 140).
Hlavní parametry fotobuněk jsou:
1. Citlivost je poměr fotoproudu IФ na tok záření F, který způsobil tento proud:
2. Prahová citlivost – minimální světelný tok, při kterém se užitečný elektrický signál fotobuňky stává rozpoznatelným na úrovni rušení.
Jedná se o poměr přírůstku anodového napětí k přírůstku fotoproudu při konstantním světelném toku.
61. Fotonásobiče.
Fotonásobič je fotobuňka s velmi vysokou citlivostí a vysokým zatěžovacím proudem. Schématická struktura tohoto zařízení je znázorněna na (obr. 141). Obvykle se jedná o skleněnou baňku, na jejímž konci je instalována průsvitná fotokatoda (PC), za kterou je instalována fokusační clona PD a několik sekundárních katod VC, které se někdy také nazývají dynody, za kterou je umístěna anoda A. Každá z těchto elektrod je připojena k různým bodům děliče napětí, který těmto elektrodám dodává různé potenciály. Slabý světelný tok dopadá na fotokatodu a vyřazuje z ní určitý počet elektronů. Pod vlivem E vytvořeného zdrojemа elektrické pole, tyto elektrony jsou urychlovány a dopadají na sekundární katodu VK1, vyrazí z něj výrazně větší počet elektronů, které jsou naopak urychleny a dopadají na sekundární katodu VK2 atd. Tok elektronů se neustále zvyšuje od jedné sekundární katody k druhé a silný tok elektronů dosáhne anodu, což vytváří R na zátěžiH velký úbytek napětí úměrný vstupnímu světelnému toku.
Zisk fotonásobiče, (136)
kde jáа – anodový proud;
I – fotokatodový proud;
σ – sekundární emisní koeficient;
n – počet sekundárních fotokatod.
Vnitřní fotoelektrický jev je pozorován u polovodičových materiálů, když je jejich povrch ozařován světelnými paprsky. Spočívá v tom, že při pohlcení energie fotonu polovodičovým atomem se může objevit pár elektron-díra, pokud tato energie stačí k přenosu elektronu z valenčního pásma do vodivostního, tzn. pokud absorbovaná energie překročí zakázané pásmo. Intenzita fotoionizace je dána energií záření, jeho tokem a absorpčním spektrem polovodiče.
Tvorba párů elektron-díra určuje vlastní elektrickou vodivost polovodiče, což je v tomto případě fotovodivost, a vlastní elektrická vodivost může být výrazně větší než vodivost nečistot.
Vnitřní fotoelektrický jev je široce používán v různých fotoelektrických zařízeních: fotoodpory, fotodiody, fototranzistory a fototyristory.
