§. Stoletov tajribalari. Fotoeffekt

9.Fotoelementlar, fotoqarshiliklar: Ichki fotoeffektga asoslangan va fotoo’tkazuvchanlik hodisasidan foydalanadigan birinchi fotoelement 1875 yilda yasalgan edi. Garchi ichki fotoeffekt hodisasi tashqi fotoeffekt hodisasidan 50 yil ilgari kashf etilgan bo’lsa-da, tashqi fotoeffekt asosida ishlaydigan fotoelementlar ichki fotoeffekt asosida ishlaydigan fotoelementlarga qaraganda oldinroq rivojlandi. XX asrning qirqinchi yillarida yarimo’tkazgichlar fizikasi tez rivojlangani va ichki fotoeffekt hodisasi chuqur o’rganilgani sababli yarimo’tkazgichli yangi fotoelementlar yaratila boshlandi.
Ichki fotoeffektga asoslangan fotoelementlarni yarim o’tkazgichli fotoelementlar yoki fotoqarshiliklar deb ataladi. Yarimo’tkazgichli fotoelementlarning fotosezgirligi vakuumli fotoelementlarning sezgirligidan yuzlarcha marta oshiq. Ba’zi fotoelementlar yaqqol ifodalangan spektral sezgirlikka ega.
Fotodiodlar – ikkita chiqishga ega bo’lgan fotoelektr asbob bo’lib, uning ishlash prinsipi teskari ulangan elektr o’tishda fotogalvanik effektni ishlatishga asoslangan. Uning elektr o’tishi fotodiod rejimida ishlaydi. Ular radioelektronikada optik qabul qilgichlarning va tolali optik aloqa liniyalarida qabul qiluvchi modullarning va shunga o’xshashlarning tez harakatlanuvchi sezgir elementlar sifatida ishlatiladi.
Fotoqarshilik – yorug’lik ta’sirida o’zning qarshiligini o’zgartiruvchi ikkita chiqishga ega bo’lgan fotoelektr asbob hisoblanadi. Ularni optoparlarda, infraqizil diapazondagi optik qabul qilgichlarda, o’lchovchi sistemalarning dastlabki o’zgartiruvchilarida va shunga o’xshashlarda ishlatiladi.

16.4-rasm.

Fotoelementlarning yana bir turi – berkituvchi qatlami yarim o’tkazgichli fotoelement yoki ventilli fotoelementlar ichki fotoeffektga asoslangan (16.4-rasm). Gal’vanometr ulangan tashqi elektr zanjirga plastinka va uning ustiga surkalgan yarim o’tkazgichning qatlami ulangan. Yarimo’tkazgichning metall bilan qoplangan zonasida ventilli o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan berkituvchi qatlam hosil bo’ladi: bu qatlam elektronlarni faqat yarim o’tkazgichli tomonga o’tkazadi. Yarimo’tkazgichli qatlamni yoritganda, ichki fotoeffekt tufayli, unda erkin elektronlar paydo bo’ladi. Bu elektronlar berkituvchi qatlam orqali metallga o’tib teskari yo’nalishda siljish imkoniyati bo’lmaganidan metallda ortiqcha manfiy zaryadni vujudga keltiradi. “O’z” elektronlarini qisman yo’qotgan yarim o’tkazgich musbat zaryadli bo’lib qoladi.

16.5-rasm.

Ichki fotoeffekt yana Quyosh elementlarida yorug’lik energiyasi elektr yurituvchi kuchga aylantirib berish uchun ham ishlatiladi. Quyosh elementlaridan Quyosh batareyalarini yig’adilar, ular turli xil joylarda ta’minlash manbalari sifatida ishlatiladi.
16.5-rasmda elektr zanjiriga ulangan Quyosh elementi tasvirlangan. Amaliyotda ko’proq kremniy (aniqroq aytsak va kontakti) asosidagi Quyosh elementlari ishlatilmoqda. Ularning foydali ish koeffitsiyentlari 15 – 20% larga yetadi. Galliy arsenidi ( ) asosidagi elementlar ham ishlatilmoqda. Ularning foydali ish koeffitsiyentlari kichik bo’lsada, ular radiatsion buzilishlarga chidamli hisoblanadilar.