Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [ 28 ] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

11. Чем объясняется на.шчле большого числа электродов в декптроие?

12. Как построить восьмиразрядный декатрониый счетчик нмиульсов с выводом результата на цифровые и1!Днкатор!:[?

13. Пользуясь справочником, приведите данные цифрового индикатора типа 11Н-14.

14. Укажите ocnociibie преимущества и недостатки noifitux приборов по сравнению с вакуумными.

15. Составьте ключевые слова к параграфам 4.2 и 4.3.

Глава 5. ФОТОЭЛЕМЕНТЫ С ВНЕШНИМ ФОТОЭФФЕКТОМ И ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ УМНОЖИТЕЛИ

Фотоэлектронным прибором называют электровакуумный или полупроводниковый прибор, электрические сеонстеа которого (сила тска, внутреннее сопротивление или электродвижущая сила) изменяются под действием электромагнитного облучения.

В настоящее время фотоэлектронные приборы широко применяются в различных отраслях техники: в фототелеграфии, телевидении, световой звукозаписи, для сигнализации и связи иа невидимых инфракрасных лучах и т. д. Особое место занимают они в схемах электронной автоматики для контроля и управления те>ш шoгooбpaзныш процессами, в которых зрение человека должно быть заменено автоматически действующим электрическим устройством. В связи с интенсивным развитием таких областей, как оптическая связь, оптоэлектроника и т. п., фотоэлектронные приборы находят все большее практическое применение.

Класс фотоэлектронных приборов весьма обширен. Со многнмл из этих приборов (основанных на фотоэлектрических свойствах полупроводников) мы познакомимся в последующ]1Х главах. В этой главе речь пойдет лишь о двух разновидностях электровакуумных приборов - фотоэлементах с внешним фотоэффекто.и и фотоэлектронных умно-окителях . При изучении материала данной главы обратите внимание на следующие основные вопросы:

/. Каким образом в фотоэлементах и фотоэлектронных умножителях (ФЭУ) технически реализуются основные теоретические положения, связанные с явлениями фотоэффекта и фотоэлектронной эмиссии?

2. Как включаются эти приборы в электронные схемы?

3. Какими характеристиками и параметрами оценивается их работа?

4. В чем состоят недостатки электровакуумных фотоэлектронных приборов? Почему эти приборы все более уступают свое место полупроводниковым фотоэлектронным приборам?

1 Несмотря на то, что зти приборы []ормально отнесены к категории электровакуумных, в некоторг,Х из них, как будет показано ниже, используется явление э.тсктрического разряда в разреженном газе (темный или тихий разряд).




Рис. 5,1. Фотоэлемент с внешним фотоэффектом:

/ - стеклянный баллон; 2 - Окно; 3- анод.

При изменении величины светового потока пропорционально изменяется фототок, и величина выходного напряжения

выч = IфR,, = KФR„ (5.1) воспроизводит изменения светового потока. Таким образом, в фотоэлементе осуществляется управление выходным напряжением с помощью света.

Для оценки применимости и выбора режима эксплуатации фотоэлементов пользуются характеристиками и параметрами. Важнейшими характеристиками фотоэлементов являются:

Фотоэлементами с внешним фотоэффектом назытютсл электронные приборы, работа которых основана на явлении фотоэлектронной эмиссии с фютокатода (см. параграф 1.4).

Конструктивно фотоэлемент представляет собой стеклянный баллон, внутри которого помещены фотокатод и анод (рис. 5.1). Внутренняя поверхность баллона / покрывается тонким слоем металла (обычно щелочноземельного), который занимает примерно 50% всей внутренней поверхности баллона. Этот слой является фотокатодом. Против катода оставляют прозрачный участок стекла - окно 2, чтобы через него на катод мог падать световой поток. Аноду 3 придают форму рамки и располагают его так, чтобы он не препятствовал попаданию света на катод.

Различают два вида фотоэлементов с внешним фотоэффектом; вакуумные и газонаполненные. В вакуумных фотоэлементах из баллона выкачан газ до высокой степени разрежения (порядка 10~*-10~ Па), а в газонаполненных фотоэлементах баллон заполняется инертным газом (аргоном) при давлении порядка 1 - 10 Па.

Качество фотоэлементов с внешним фотоэффектом в значительной степени зависит от свойств применяемого в них £ютокатода. Наибольшее распространеуше получили кислородно-цезиевые и сурьмяно-цезиевые катоды. Первый состоит из серебряной подкладки, лежащей на стекле, слоя окиси серебра, промежуточного слоя из окиси цезия и частиц восстановленного серебра и адсорбированных на поверхности промежуточного слоя атомов пезия. Сурьмяно-цезиевый катод состоит из слоя металлической сурьмы, нанесенного на стекло баллона, и промежуточного сурьмяно-цезиевого слоя, получаемого термообработкой, па поверхности которого адсорбированы атомы цезия.

Схема включения фотоэлемента приведена на рис. 5.2. В цепи анода находятся источник постоянного напряжения (порядка 150- 200 В) и сопротивление нагрузки R. При освещении фотоэлемента его катод начинает эмитировать электроны, и в анодной пени возникает фототок /ф, величина которого пропорциональна интенсивности светового потока Ф



1. Световая характеристика - / (Ф) при = const, т. е. зависимость фототока от величины светового потока при постоянном напряжении между анодом и катодом.

2. Вольт-амперяая характеристика /ф = ф (11) при Ф = const, т. е. зависимость фототока от величины приложенного к фотоэлементу напряжения при постоянном световом потоке.

Для снятия этих характеристик фотоэлемент включают в схему, приведенную на рис. 5.3. Снятие световой характеристики фотоэле-

СЗет

о 10 20 SO 40 50 1 I i-\ I-i

Рис. 5,2. Схема включения фотоэлемента с внешним фотоэф-фектоА!.

Рис. 5,3. Схема для снятия характеристик фотоэлемента.

меита производится при постоянном значении анодного напряжения и изменении величины светового потока путем изменения расстояния между источником света и фотоэлементом. В вакуумных фотоэлементах анодный ток обусловлен только электронами, вылетающими из фотокатода, поэтому световая характеристика такого фотоэлемента линейна {прямые 1 на рис. 5.4). В газонаполненных фотоэлементах при высоком напряжении между анодом и катодом электроны приобрета;от настолько большую скорость, что при столкновениях с атомами газа ионизируют их. В результате этого ток в газонаполненном фотоэлементе создается не только электронами, вылетевшими из катода, но также электронами и ионами, получившимися Б результате ионизации газа. Поэтому световая характеристика газонаполненных фотоэлементов нелинейна (кривые 2 на рис. 5.4).

В тех случаях, когда приходится иметь дело со слабы.ми световыми потоками, в особенности при их измерении, необходимо считаться с величиной темпового тока. TcNmoBbiM током фотоэлемента называется ток, протекающий через фотоэлемент, когда пос,1едний полностью

затемнен. Темповой ток состоит из двух составляющих: термотока, вызванного термоэлектронной энccиeй фотокатода, и тока утечки. Вследствие того что при комнатной температуре термоэлектронная эмиссия достигает 10~-10~ А с 1 см- поверхности катода, в большинстве случаев термотоко.м мож1Ю пренебречь. Ток утечки определяется как объелиюй), так и поверхностной проводимостями стекла


Рис. 5.4. Световые характеристики фотоэлементов с виеш!шм фотоэ1]х{ектом:

/ - вакуумных; 2 - глпонаполценных.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [ 28 ] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.001