Фотоэлементы с запорным слоем отличаются от фотоэлементов с внешним фотоэффектом и фотоэлементов с внутренним фотоэффектом (фотосопротивлений) как по принципу действия, так и по конструкции.
Рассмотрим существо этого вида фотоэффекта на примере меднозакисного фотоэлемента. На медной пластинке 1 путем термической обработки с последующим окислением создан полупроводниковый слой закиси меди 2. Первым электродом служит медная пластинка, вторым тонкая золотая сетка 3, нанесенная на пленку закиси меди.
Фотоэлементы с запорным слоем отличаются от фотоэлементов с внешним фотоэффектом и фотоэлементов с внутренним фотоэффектом (фотосопротивлений) как по принципу действия, так и по конструкции.
Рассмотрим существо этого вида фотоэффекта на примере меднозакисного фотоэлемента. На медной пластинке 1 путем термической обработки с последующим окислением создан полупроводниковый слой закиси меди 2. Первым электродом служит медная пластинка, вторым тонкая золотая сетка 3, нанесенная на пленку закиси меди. В процессе изготовления фотослоя между медью (проводником) и закисью меди (полупроводником) образуется тонкий запорный слой 4 (толщиной 10-5—10- См), обладающий способностью проводить электрический ток только в одном направлении — от меди к закис» меди. Поэтому такие фотоэлементы иногда называют вентильными, т. е. проводящими электрический ток в одном направлении. Подложка фотоэлемента (пластинка 1) выполняет две функции: предохраняет хрупкий слой закиси меди от механических повреждений и обеспечивает надежный электрический контакт. В связи с этим подложка делается массивной (толщиной 1—2 Мм).
Для получения фотоэлементов с хорошими параметрами необходимо, чтобы толщина слоя полупроводника (закись меди 2) была около ОД Мм. Верхний (второй) электрод должен быть достаточно прозрачен в соответствующей области спектра и во избежание бесполезных потерь должен обладать высокой электрической проводимостью.
Лучистый поток, падающий на верхний электрод, проникает в слой закиси меди и создает в ней свободные электроны проводимости. Эти электроны, обладая некоторой избыточной кинетической энергией, пробивают запорный слой и проникают внутрь меди. Односторонняя проводимость запорного слоя не позволяет большинству электронов вернуться в слой закиси, поэтому медная пластинка (нижний электрод) заряжается отрицательно, а верхний электрод приобретает положительный заряд. В результате разность потенциалов между верхним и нижним электродами доходит иногда до 0,2 В. Если при этом электроды замкнуть на внешнюю цепь, то через последнюю потечет электрический ток.
Таким образом, особенностью фотоэффекта в запорном слое является непосредственный переход лучистой энергии в электрическую, поэтому фотоэлементы с запорным слоем иногда называют фотогальваническими.
Фотоэлементы с запорным слоем обладают рядом преимуществ по сравнению с фотоэлементами с внешним и внутренним фотоэффектом. Они более просты по устройству, более удобны в обращении, а главное, не требуют никаких посторонних источников энергии.
Кроме разобранного меднозакисиого фотоэлемента, существует еще целый ряд других фотоэлементов этого типа. К ним относятся селеновые, сернисто-таллиевые, сернистосеребряные и др. Селеновые фотоэлементы имеют максимум чувствительности к лучам с длиной волны около 0,55 Мк, Сернисто-таллиевые — около 1 Мк, а сернисто-серебряные — около 0,9—0,95 Мк.
Наряду с указанными достоинствами фотоэлементы с запорным слоем имеют очень существенный недостаток. Электрический ток, возникающий даже в наиболее чувствительных к свету фотоэлементах, очень слаб. Поэтому для каких-либо практических целей фототок может быть использован только после значительного усиления.