Виды фотоэффекта и приборы на его основе

Фотоэффект - любые изменения, которые происходят с веществом при поглощении им электромагнитного излучения.

Это могут быть: изменения строения и свойств молекул и кристаллов (фотохимический эффект), увеличение скорости химических реакций (фотокаталитический эффект), изменение характеристик движения носителей электрического заряда в веществе (фотоэлектрический эффект) и др.

Выделяют два основных вида фотоэффектов: внутренний, внешний и вентильный.

Внешний фотоэффект – испускание электронов с поверхности металлов под действием света.

Внутренний фотоэффект – изменение концентрации носителей тока в веществе и как следствие изменение электропроводности данного вещества под действием света.

Вентильный фотоэффект – возникновение ЭДС под действием света в системе, содержащей контакт двух различных полупроводников.

Применение внешнего фотоэффекта?

1. Кино: воспроизведение звука.

2. Фототелеграф, фототелефон.

3. Фотометрия: для измерения силы света, яркости, освещенности.

4. Управление производственными процессами.

Применение внутреннего фотоэффекта?

Фоторезистор – устройство, сопротивление которого зависит от освещенности.

Используются при автоматическом управлении электрическими цепями с помощью световых сигналов и в цепях переменного тока.

Использование вентильного фотоэффекта.

Используется в солнечных батареях, которые имеют КПД 12 -16% и применяются в искусственных спутниках Земли, при получении энергии в пустыне.

Принцип действия солнечной батареи: при поглощении кванта энергии полупроводником освобождается пара дополнительных носителей (электрон и дырка), которые движутся в разных направлениях: дырка – в сторону полупроводника р-типа, а электрон в сторону полупроводников n–типа. В результате образуется в полупроводнике n–типа избыток свободных электронов, а полупроводнике р-типа- избыток дырок. Возникает разность потенциалов.

Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Простейшим таким прибором является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такого фотоэлемента являются: слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами. Существуют полупроводниковые фотоэлементы, в которых под действием света происходит изменение концентрации носителей тока. Они используются при автоматическом управлении электрическими цепями (например, в турникетах метро), в цепях переменного тока, в качестве не возобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах, проходят испытания первые солнечные автомобили, используются в солнечных батареях на искусственных спутниках Земли, межпланетных и орбитальных автоматических станциях. С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.

На основе явления фотоэффекта были созданы особые приборы, в которых энергия света управляет энергией электрического тока или преобразуется в нее. Применение фотоэлектронных приборов позволило создать телевидение, станки, позволяющие без участия человека изготовлять детали по чертежам, контролировать размеры изделий, включать и выключать уличное освещение и маяки.

Дата добавления: 2015-05-06