infrakr.ru


Фотоэлементы с запорным слоем отличаются от фотоэлементов с внешним фотоэффектом и фотоэлементов с внутренним фотоэффектом (фотосопротивлений) как по принципу действия, так и по конструкции.

 tmpad63-10.png

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.


Кроме вышеописанных фотоэлементов, существуют фотоэлементы, действие которых основано на внутреннем фотоэлектрическом эффекте. Внутренний фотоэлектрический эффект наблюдал и подробно изучил в конце прошлого века русский ученый профессор Казанского университета В. А. Ульянин. При внутреннем фотоэффекте энергия падающего лучистого потока расходуется не на вырывание электронов из вещества, а на увеличение числа свободных электронов внутри самой массы вещества.


Мы уже говорили, что разные металлы имеют различную работу выхода. У металлов с большой работой выхода (серебро, медь, железо, цинк и др.) внешний фотоэлектрический эффект вызывается только ультрафиолетовыми лучами. Существуют металлы (калий, натрий, цезий и др.), у которых фотоэлектрический эффект происходит и под действием видимого света. Наконец, некоторые специально обработанные металлы имеют небольшую работу выхода электронов. У них фотоэлектрический эффект происходит даже под действием инфракрасных лучей ближней области.

Поверхность металла, испускающая при освещении электроны, называется фотокатодом, а электрод, улавливающий эти электроны, — анодом. На использовании явления внешнего фотоэлектрического эффекта основана работа фотоэлементов и электроннооптических преобразователей. Установка А. Г. Столетова, на которой он изучал явление фотоэлектрического эффекта, была первым в мире фотоэлементом.


Разобранные примеры показывают, что кинетическая энергия электронов как находящихся в металле, так и вышедших из него тем больше, чем больше частота падающих на металл лучей. При увеличении же интенсивности лучистого потока, вызывающего выход электронов из металла, растет только количество вылетевших электронов.


Если энергия электрона станет больше Wa, то электрон вылетит из металла во внешнюю среду. По выходе из металла электрон будет иметь некоторую избыточную энергию, за счет которой он и будет двигаться во внешней среде. Кинетическая энергия вылетевшего из металла электрона  работа выхода (№о) и энергия кванта лучистого потока (Av), падающего на металл, связаны уравнением:

Где Т — масса электрона;

V — скорость электрона при вылете из металла.


Разность Wa—Wi = W0 называется работой выхода электронов, или, другими словами, работой выхода называется количество энергии, затрачиваемое на удаление электрона из твердого или жидкого тела в вакуум. Работа выхода выражается обычно в электрон-вольтах1. Таким образом, покинуть поверхность металла могут только электроны, обладающие кинетической энергией Wa > + Wo-

Многочисленные исследования показывают, что при обычных условиях только весьма незначительная часть «свободных» электронов обладает энергией W а, достаточной для вылета из металла. Большинство же электронов не может вылететь из металла без добавления им извне некоторого количества энергии.


Чтобы лучше понять принцип работы приборов, использующих инфракрасные лучи, рассмотрим, как лучистая энергия воздействует на металлы и полупроводники.

По электрическим свойствам все твердые тела разделяются на три группы:

—  металлы, имеющие удельное сопротивление менее 103 ОмСм;

—  полупроводники с удельным сопротивлением 103 — 1010 ОмСм;

—  изоляторы (диэлектрики), обладающие удельным сопротивлением более 1012 ОмСм.

В металле внешние электроны атома («периферийные» электроны) слабо связаны с ядром атома, в результате чего даже слабые внешние влияния (например, повышение температуры) могут вызвать свободное перемещение этих электронов внутри металла от одного атома к другому.

home contact
Счётчик 88*31 Счётчик 88*31