Chuvash Respublikasi Xalq ta’limi vazirligining “Kanash transport-energetika kolleji” davlat avtonom kasb-hunar ta’limi muassasasi
Chuvash Respublikasining yoshlar siyosati
ANTRACT
FOTOSELLALAR VA ULARNING QO'LLANISHI
Amalga oshirildi
Grigorieva A.M.
Kanash, 2019 yil
Tarkib
Kirish ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… . ...
|
3
|
1. Fotoelektr effektining kashf etilishi tarixi ………………………………………………………………………………………………
|
4
|
2. Fotoelektr effekti va uning qonunlari……………………………………………………………………………………………………………………………………… .. _
|
6
|
3. Fotoelementlar …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .. ....
|
9
|
3.1 Vakuumli fotoelement ……………………………………………………………………………………………………………………………
|
9
|
3.2 Yarimo‘tkazgichli fotoelementlar ………………………………………………………………………………… ..
|
o'n bir
|
3.2.1 Quyosh panellari ………………. ……………………………………………………………………………………………… . .
|
o'n bir
|
3.2.2 Fotorezistor ..………………………………………………………………………………………………………… . ............
|
1 3
|
3.2.3 Fotodiod ………. …………………………………………………………………………………………………………………… ... _ ......
|
1 4
|
3.2.3 Fototranzistor ..……………………………………………………………………………………………………… . ....
|
15
|
4. Fotoelementlarning qo‘llanilishi …. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .
|
17 _
|
Xulosa ……………………………………………………………………………………………………………………… . ... _
|
19
|
Adabiyotlar…………………………………………………………………………… . …………………………………… ..
|
20
|
Kirish
Yorug'likning moddaga ta'siri namoyon bo'ladigan turli hodisalar orasida fotoelektr effekti, ya'ni yorug'lik ta'sirida moddaning elektronlar chiqarishi muhim o'rinni egallaydi. Ushbu hodisani tahlil qilish yorug'lik kvantlari g'oyasini keltirib chiqardi va zamonaviy nazariy tushunchalarni ishlab chiqishda juda muhim rol o'ynadi. Shu bilan birga, fotoelektr effekti fotoelementlarda qo'llaniladi, ular fan va texnikaning eng xilma-xil sohalarida juda keng qo'llanilgan va yanada boy istiqbollarni va'da qilmoqda. [1]
Avtomatlashtirish, signalizatsiya, kuzatuv va boshqarish tizimlarida har xil turdagi sensorlar qo'llaniladi: qamish kalitlari, rezistorli, sig'imli, induktiv, termal, sensorli, kontaktli, mikroto'lqinli pechlar va boshqalar, ammo fotosellarni o'z ichiga olgan sensorlar ko'pincha ishlatiladi. Fotoelektr effektining kashf etilishi yorug'lik tabiatini chuqurroq tushunish uchun katta ahamiyatga ega edi. Ammo ilm-fanning qadr-qimmati nafaqat bizni o'rab turgan dunyoning murakkab va xilma-xil tuzilishini yoritib berishida, balki u bizga ishlab chiqarishni yaxshilash, takomillashtirish vositalarini taqdim etishida hamdir.
insonning yashash sharoitlari.
Ushbu tadqiqot loyihasini tayyorlashga qiziqish fotoelektrik effekt nima ekanligini va fotoelektr effektining texnologiyada qanday amaliy qo'llanilishini topish istagi bilan bog'liq.
Maqsad: fotoelektrik effekt hodisasini va uni qo'llashni o'rganish.
Vazifalar:
fotoelektr effektining nazariy materialini o'rganish;
fotoelementlarning turlarini o'rganish;
fotoelementlarning qo'llanilishini umumlashtiring
Gipoteza: olingan bilimlar asosida «ko`ruvchi» avtomatlar, quyosh elektr stansiyalarining ishlash prinsipini tushuntirish mumkin.
Tadqiqot usullari: ma'lumot to'plash, umumlashtirish.
1. Fotoelektr effektining kashf etilishi tarixi
1887 yilda nemis fizigi Geynrix Gerts elektromagnit to'lqinlarni chiqarish uchun uchqun bo'shlig'i bilan tajriba o'tkazdi - bir juft metall shar; ular o'rtasida potentsial farq qo'llanilganda, uchqun sakrab chiqdi. U to'plardan birini ultrabinafsha nurlar bilan yoritganida, oqim kuchayib ketdi. Shunday qilib, tashqi fotoelektr effekti kashf qilindi.
1888 yilda Vilgelm Galvaks ultrabinafsha nurlar bilan nurlangan metall plastinka musbat zaryadlanganligini aniqladi. Bu fotoelektr effektining ikkinchi kashfiyoti edi. Uchinchisi, Gerts va Galvaksning tajribalari haqida bilmagan holda, xuddi shu yili italiyalik Augusto Rigi tomonidan kuzatilgan. U fotoelektr effekti metallarda ham, dielektriklarda ham mumkinligini aniqladi. Aleksandr Grigoryevich Stoletov fotoelektr effektini mustaqil ravishda kashf etgan to'rtinchi olimdir. U ikki yil davomida yangi hodisani o‘rganib, uning asosiy qonuniyatlarini chiqardi. Ma'lum bo'lishicha, fototokning kuchi, birinchidan, tushayotgan yorug'lik intensivligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir, ikkinchidan, qat'iy nurlanish intensivligida, u birinchi navbatda potentsial farq oshgani sayin o'sib boradi, lekin ma'lum bir qiymatga (to'yinganlik) etib boradi. joriy), u endi oshmaydi.
1899 yilda nemis Filipp Lenard va ingliz Jozef Tomson metall yuzasiga tushgan yorug'lik undan elektronlarni chiqarib tashlashini isbotladilar, ularning harakati fototokning paydo bo'lishiga olib keladi. Biroq klassik elektrodinamika yordamida fotoelektr effektining mohiyatini tushunish mumkin emas edi. Fotooqim nima uchun tushayotgan yorug'likning chastotasi har bir metall uchun qat'iy belgilangan qiymatdan oshib ketganda paydo bo'lganligi tushunarsiz bo'lib qoldi.
1905-yilgacha Eynshteyn bu topishmoqni butunlay shaffof rasmga aylantirdi. U elektromagnit nurlanish faqat qismlarga ajratilmaydi - u kosmosda tarqaladi va materiya tomonidan qismlarga - yorug'lik kvantlari (fotonlar) shaklida ham so'riladi, deb taklif qildi. Shuning uchun, tushayotgan yorug'lik nurining intensivligi fotoelektrik effektning paydo bo'lishi uchun hech qanday ahamiyatga ega emas. Asosiysi, elektronni moddadan chiqarib yuborish uchun bitta yorug'lik kvanti energiyasi etarlimi? Buning uchun zarur bo'lgan minimal energiya ish funktsiyasi A deb ataladi. Natijada, Eynshteyn fotoelektr effektining tenglamasini oldi.
Ko'rinib turibdiki, fotoelektr effekti faqat etarlicha yuqori chastotali yorug'lik to'lqini tufayli yuzaga kelishi mumkin va fototokning kuchi so'rilgan yorug'lik intensivligiga, ya'ni elektronlarni urib yuboradigan fotonlar soniga proportsionaldir. modda. 1907 yilda Eynshteyn kvant gipotezasini yana bir takomillashtirishni amalga oshirdi. Nima uchun tana yorug'likni faqat qismlarda chiqaradi? Shuning uchun, deb javob berdi Eynshteyn, atomlar faqat diskret energiya qiymatlariga ega. Shunday qilib, nurlanish va yutilish nazariyasi to'liq shaklga ega bo'ldi.
1922 yilda amerikalik Artur Kompton rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi moddaning elektronlari tomonidan sochilganda o'zgarishini aniqladi. Ammo, klassik elektrodinamikaga ko'ra, yorug'likning to'lqin uzunligi tarqalish paytida o'zgarmaydi! Keyin Kompton elektronlar ustida to'lqinlar emas, balki zarralar (fotonlar) tarqaladi, deb hisoblab chiqdi. Natija eksperimental natijaga to'g'ri keldi. Bu fotonlar mavjudligi haqiqatining bevosita dalili bo'ldi.
2. Fotoelektr effekti va uning qonuniyatlari
Fotoelektr effekti (fotoelektrik effekt) - yorug'lik materiya bilan o'zaro ta'sirlashganda sodir bo'ladigan va elektronlar chiqishi (tashqi fotoelektr effekti) yoki moddaning elektr o'tkazuvchanligining o'zgarishi yoki elektromotorning paydo bo'lishidan iborat bo'lgan hodisalar guruhidir. kuch (ichki fotoelektr effekti).
Fotoelektrik effektlarning uchta asosiy turi mavjud: ichki, tashqi va valf.
Tashqi fotoelektr effekti gazlarda alohida atom va molekulalarda (fotoionlanish) va kondensatsiyalangan muhitda kuzatiladi.
Metalldagi tashqi fotoelektr effekti uchta jarayondan iborat sifatida ifodalanishi mumkin: fotonning o'tkazuvchanlik elektron tomonidan yutilishi, buning natijasida elektronning kinetik energiyasi ortadi; elektronning tananing yuzasiga harakati; elektronning metalldan chiqishi. Bu jarayon Eynshteyn tenglamasi bilan energiya bilan tavsiflanadi (pastga qarang).
Agar metallni monoxromatik yorug'lik bilan yoritib, biz radiatsiya chastotasini kamaytirsak (to'lqin uzunligini oshiramiz), keyin uning ba'zi qiymatlaridan boshlab, qizil chegara deb ataladi; fotoelektr effekti to'xtaydi.
Eksperimental tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, "qizil chegara" atamasi fotoelektrik effekt chegarasi qizil hududga to'g'ri kelishini anglatmaydi.
Yarimo'tkazgichlar va dielektriklarni yoritishda ichki fotoelektr effekti kuzatiladi, agar foton energiyasi elektronni valentlik zonasidan o'tkazuvchanlik zonasiga o'tkazish uchun etarli bo'lsa,
Nopoklik yarim o'tkazgichlarda, agar elektron energiyasi elektronlarni donor aralashmalari darajasidan o'tkazuvchanlik zonasiga yoki valentlik zonasidan qabul qiluvchi aralashmalar darajasiga o'tkazish uchun etarli bo'lsa, fotoelektr effekti ham aniqlanadi. Fotoo'tkazuvchanlik yarim o'tkazgichlarda va dielektriklarda shunday sodir bo'ladi.
Elektron va teshikli yarim o'tkazgichlarning aloqasida ichki fotoelektrik effektning qiziqarli turi kuzatiladi. Bunday holda, yorug'lik ta'sirida elektronlar va teshiklar hosil bo'ladi.
pn birikmasining elektr maydoni bilan ajratilgan ki; elektronlar n-tipli yarimo'tkazgichga, teshiklar esa p-tipli yarimo'tkazgichga o'tadi.Bu holda teshik va elektron yarimo'tkazgichlar orasidagi kontakt potentsiallar farqi muvozanatga nisbatan o'zgaradi, ya'ni fotoelektromotor kuch paydo bo'ladi. Ichki fotoelektr effektining bu shakli valf fotoelektr effekti deb ataladi.
U elektromagnit nurlanish energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr toki energiyasiga aylantirish uchun ishlatilishi mumkin.
Fotoelektrik effekt qonunlari:
Fotoeffektning 1-qonuni: 1 s ichida metall yuzasidan yorug'lik ta'sirida chiqarilgan elektronlar soni yorug'lik intensivligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
Fotoelektr effektining 2-qonuni: yorug'lik tomonidan chiqarilgan elektronlarning maksimal kinetik energiyasi yorug'lik chastotasi bilan chiziqli ravishda oshadi va uning intensivligiga bog'liq emas.
Fotoelektr effektining 3-qonuni: har bir modda uchun fotoeffektning qizil chegarasi mavjud, ya'ni yorug'likning minimal chastotasi v0 (yoki maksimal to'lqin uzunligi l0), bunda fotoeffekt hali ham mumkin va agar v < v0 bo'lsa, keyin fotoelektr effekti endi sodir bo'lmaydi.
Birinchi qonun yorug'likning elektromagnit nazariyasi nuqtai nazaridan tushuntiriladi: yorug'lik to'lqinining intensivligi qanchalik katta bo'lsa, elektronlar soni shunchalik ko'p bo'lib, metalldan qochish uchun etarli energiya o'tkaziladi. Fotoelektr effektining boshqa qonunlari bu nazariyaga ziddir.
Bu qonunlarning nazariy izohi 1905 yilda Eynshteyn tomonidan berilgan. Uning fikricha, elektromagnit nurlanish har birining energiyasi hv (Plank h-doimiy) bo'lgan alohida kvantlar (fotonlar) oqimidir. Fotoelektrik effekt bilan tushgan elektromagnit nurlanishning bir qismi metall yuzasidan aks etadi va bir qismi metallning sirt qatlamiga kirib, u erda so'riladi. Fotonni yutib, elektron undan energiya oladi va ish funktsiyasini bajarib, metallni tark etadi:
hv=A+mv 2 /2 , bu erda mv 2 /2 elektron metalldan chiqib ketganda ega bo'lishi mumkin bo'lgan maksimal kinetik energiya. Buni aniqlash mumkin:
mv 2/2 = eU 3 . U 3 - kechikish kuchlanishi.
Eynshteyn nazariyasida fotoeffekt qonunlari quyidagicha izohlanadi: yorug'lik intensivligi yorug'lik nuridagi fotonlar soniga mutanosib va shuning uchun metalldan chiqarilgan elektronlar sonini aniqlaydi.
Ikkinchi qonun tenglamadan kelib chiqadi: mv 2 /2=hv-A.
Xuddi shu tenglamadan kelib chiqadiki, fotoelektr effekti faqat yutilgan fotonning energiyasi metalldan elektronning ish funktsiyasidan oshib ketganda mumkin. Ya'ni, bu holda yorug'lik chastotasi har bir modda uchun belgilangan ma'lum qiymatdan oshib ketishi kerak, A>h ga teng. Ushbu minimal chastota fotoelektr effektining qizil chegarasini aniqlaydi:
v o \u003d A / hy o \u003d c / v o \u003d ch / A.
Yorug'likning past chastotasida foton energiyasi elektronning ish funktsiyasini bajarishi uchun etarli emas va shuning uchun fotoelektrik effekt yo'q.
Eynshteynning kvant nazariyasi Stoletov tomonidan o'rnatilgan yana bir qonuniyatni tushuntirishga imkon berdi. 1888 yilda Stoletov fototokning fotoelementning katodining yoritilishi bilan deyarli bir vaqtda paydo bo'lishini payqadi. Klassik to'lqin nazariyasiga ko'ra, elektromagnit yorug'lik to'lqini sohasidagi elektron uning parvozi uchun zarur bo'lgan energiyani to'plash uchun vaqt talab qiladi va shuning uchun fotoelektrik effekt kamida bir necha soniya kechikish bilan sodir bo'lishi kerak. Kvant nazariyasiga ko'ra, foton elektron tomonidan yutilganda, fotonning barcha energiyasi elektronga o'tadi va energiya to'plash uchun vaqt talab qilinmaydi.
Lazerlarning ixtiro qilinishi bilan juda kuchli yorug'lik nurlari bilan tajriba o'tkazish mumkin bo'ldi. Lazer nurlanishining ultraqisqa impulslaridan foydalanib, elektron katodni tark etishdan oldin bitta emas, balki bir nechta fotonlar bilan to'qnashganda multifoton jarayonlarini kuzatish mumkin edi. Bunda fotoeffekt tenglamasi yoziladi: Nhv=A+mv 2 /2, bu qizil chegaraga mos keladi.
3. Fotoelementlar
Fotoelement - foton energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan elektron qurilma. Ular vakuumli va yarim o'tkazgichli fotoelementlarga bo'linadi. Qurilmaning ishlashi fotoelektron emissiya yoki ichki fotoelektrik effektga asoslangan
3.1 Vakuumli fotosel
Tashqi fotoelektr effektiga asoslangan vakuumli fotoelement (1.1-rasm) elektronlar manbai - yorug'lik kiradigan fotokatod K va anoddan iborat bo'ladi. Butun tizim shisha idishga o'ralgan. qaysi havo pompalanadi. Fotosensitiv qatlam bo'lgan fotokatod to'g'ridan-to'g'ri sharning ichki yuzasining bir qismiga joylashtirilishi mumkin. 1-rasmda kontaktlarning zanglashiga fotokatodni kiritish sxemasi keltirilgan.
1-rasm. Guruch. 1.1
Fotoelementning asosiy parametri uning sezgirligi bo'lib, u fototok kuchining mos keladigan yorug'lik oqimiga nisbati sifatida ifodalanadi. Vakuumli fotoelementlardagi bu qiymat 100 mkA/lm darajasidagi qiymatga etadi.
Fototokning kuchini oshirish uchun gaz bilan to'ldirilgan fotoelementlar ham qo'llaniladi, ularda inert gazda o'z-o'zidan barqaror bo'lmagan qorong'u razryad yuzaga keladi va ikkilamchi elektron emissiyasi - bombardimon natijasida yuzaga keladigan elektronlar emissiyasi. birlamchi elektronlar nuri bilan metall yuzasi. Ikkinchisi fotoko'paytiruvchi naychalarda (PMT) qo'llanilishini topadi.
PMT sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 2. K fotokatodiga tushgan fotonlar birinchi elektrod (dinod) E1 ga qaratilgan elektronlar chiqaradi. Ikkilamchi elektron emissiyasi natijasida bu dinoddan unga tushganidan ko'ra ko'proq elektronlar uchib ketadi, ya'ni elektronlarning ko'payish turi mavjud. Keyingi dinodlarda ko'payib, elektronlar oxir-oqibat birlamchi fototokga nisbatan yuz minglab marta kuchaytirilgan oqim hosil qiladi.
Guruch. 2.
PMTlar asosan kichik nurlanish oqimlarini o'lchash uchun ishlatiladi; xususan, ular ba'zi biofizik tadqiqotlarda muhim bo'lgan o'ta zaif bioluminesansni qayd etadilar.
Tashqi fotoelektr effekti tasvirni kuchaytiruvchi trubaning (EOC) ishlashi uchun asos bo'lib, u tasvirni spektrning bir mintaqasidan ikkinchisiga o'tkazish, shuningdek tasvirlarning yorqinligini oshirish uchun mo'ljallangan. Eng oddiy tasvirni kuchaytiruvchi trubaning sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 4.
S haffof fotokatod K ga proyeksiyalangan ob'ekt 1ning yorug'lik tasviri elektron tasvirga aylanadi 2. Elektrodlarning elektr maydoni E tomonidan tezlashtirilgan va fokuslangan elektronlar lyuminestsent ekranga E kiradi. Bu erda elektron tasvir yana o'zgartiriladi. katodolyuminesans tufayli yorug'lik 3 ga aylanadi.
Guruch. 4.
Tibbiyotda tasvirni kuchaytiruvchi naychalar rentgen tasvirining yorqinligini oshirish uchun ishlatiladi, bu esa inson nurlanish dozasini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.
Agar tasvir kuchaytirgich trubkasidan signal televizor tizimiga skanerlash shaklida qo'llanilsa, u holda televizor ekranida ob'ektlarning "termal" tasvirini olish mumkin. Har xil haroratga ega bo'lgan tananing qismlari ekranda yoki tasvir rangli bo'lsa, rangi bilan yoki tasvir qora va oq bo'lsa, yorug'lik bilan ajralib turadi. Termograf deb ataladigan bunday texnik tizim termografiyada qo'llaniladi.
3.2 Yarimo'tkazgichli fotoelementlar
3.2.1 Quyosh panellari
Quyosh batareyasi (valf fotosellari) quyosh energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr tokiga aylantiradigan yarimo'tkazgichli qurilma.
Darvoza fotosellari vakuumli fotosellardan ustunlikka ega, chunki ular oqim manbaisiz ishlaydi. Ushbu fotoelementlardan biri - mis oksidi - rasmdagi diagrammada ko'rsatilgan. 5.
Guruch. 5.
Elektrodlardan biri bo'lib xizmat qiluvchi mis plastinka Cu2O (yarim o'tkazgich) ning yupqa qatlami bilan qoplangan. Shaffof metall qatlami (masalan, oltin Au) ikkinchi elektrod bo'lib xizmat qiladigan kuprok oksidga qo'llaniladi. Agar fotoelement ikkinchi elektrod orqali yoritilgan bo'lsa, u holda elektrodlar o'rtasida foto-emf paydo bo'ladi va elektrodlar yopilganda, yorug'lik oqimiga qarab elektr zanjirida oqim o'tadi.
Vana fotosellarining sezgirligi har bir lümen uchun bir necha ming mikroamperga etadi. Quyosh nurlanishi uchun 15% ga teng bo'lgan yuqori samarali klapanli fotoelementlar asosida sun'iy yo'ldoshlar va kosmik kemalarning bort jihozlarini quvvatlantirish uchun maxsus quyosh batareyalari yaratiladi.
Fototokning kuchining yorug'likka (yorug'lik oqimi) bog'liqligi fotoelementlardan lyuksmetr sifatida foydalanish imkonini beradi, ular sanitariya-gigiyena amaliyotida va ekspozitsiyani aniqlash uchun (ekspozitsiya o'lchagichlarda) suratga olishda qo'llaniladi.
Ayrim klapanli fotoelementlar (talliy sulfid, germaniy va boshqalar) infraqizil nurlanishga sezgir bo'lib, ular qizdirilgan ko'rinmas jismlarni aniqlash uchun ishlatiladi, ya'ni ko'rish imkoniyatlarini kengaytiradi. Boshqa fotoelementlar (selen) inson ko'ziga yaqin spektral sezgirlikka ega bo'lib, ularni ko'rinadigan yorug'lik diapazonining ob'ektiv qabul qiluvchilari sifatida ko'z o'rniga avtomatik tizimlar va qurilmalarda ishlatish imkoniyatini ochadi.
Afzalliklar
1. Manbaning ommaga ochiqligi va tuganmasligi.
2. Nazariy jihatdan atrof-muhit uchun to'liq xavfsizlik, garchi quyosh energiyasini keng joriy etish yer yuzasining albedosini o'zgartirishi va iqlim o'zgarishiga olib kelishi mumkin bo'lsa-da (ammo, energiya iste'molining hozirgi darajasi bilan bu juda dargumon. ).
Kamchiliklar
1. Ob-havo va kun vaqtiga bog'liqlik.
2. Natijada, energiya to'plash zarurati.
3. Qurilishning yuqori narxi.
4. Ko'zgu sirtini changdan doimiy tozalash zarurati.
5. Elektr stansiyasi ustidagi atmosferaning isishi. [10]
Quyosh batareyalarining qo'llanilishi:
Portativ elektronika
Elektr bilan ta'minlash va / yoki turli xil maishiy elektronika - kalkulyatorlar, pleyerlar, chiroqlar va boshqalarni batareyalarni zaryad qilish.
Elektr transport vositalari (ularni qayta zaryadlash uchun)
Aviatsiya
Faqat quyosh energiyasidan foydalanadigan samolyot yaratish loyihalaridan biri bu Solar Impulse.
Binolarni energiya bilan ta'minlash
Quyosh kollektorlari kabi katta o'lchamli quyosh xujayralari quyoshli kunlar ko'p bo'lgan tropik va subtropik mintaqalarda keng qo'llaniladi. Ayniqsa, O'rta er dengizi mamlakatlarida mashhur bo'lib, ular uylarning tomlariga joylashtiriladi.
yo'l yuzasi
2014-yilda Gollandiyada quyosh energiyasi bilan ishlaydigan dunyodagi birinchi velosiped yo‘li ochildi. 2016-yilda Fransiya Ekologiya va energetika vaziri Segolian Royal o‘rnatilgan zarba va issiqlikka chidamli quyosh panellari bilan 1000 km yo‘l qurish rejasini e’lon qildi. Taxminlarga ko‘ra, bunday yo‘lning 1 kilometri 5000 kishining elektr energiyasiga bo‘lgan ehtiyojini (isitishdan tashqari) qondira oladi.
Kosmosda foydalaning
Quyosh panellari kosmik kemalarda elektr energiyasini ishlab chiqarishning asosiy usullaridan biri hisoblanadi: ular uzoq vaqt davomida hech qanday materiallarni sarflamasdan ishlaydi va shu bilan birga, yadro va radioizotop energiya manbalaridan farqli o'laroq, ekologik toza.
Biroq, Quyoshdan katta masofada (Mars orbitasidan tashqarida) uchishda ulardan foydalanish muammoli bo'lib qoladi, chunki quyosh energiyasi oqimi Quyoshdan masofa kvadratiga teskari proportsionaldir. Venera va Merkuriyga uchayotganda, aksincha, quyosh batareyalarining quvvati sezilarli darajada oshadi (Venera mintaqasida 2 marta, Merkuriy mintaqasida 6 marta).
11. Tibbiyotda qo'llanilishi
Janubiy koreyalik olimlar teri osti quyosh batareyasini yaratishdi. Kichkina energiya manbai inson terisi ostiga tanaga o'rnatilgan yurak stimulyatori kabi qurilmalarning muammosiz ishlashini ta'minlash uchun joylashtirilishi mumkin. Bunday akkumulyator sochdan 15 marta yupqaroq bo'lib, teriga quyosh kremi surtilgan taqdirda ham zaryadlash mumkin.
3.2.2 Fotorezistor
Fotorezistor - nurga sezgir element bo'lib, uning qarshiligi kuchli yorug'lik bilan kamayadi va yorug'lik bo'lmasa ortadi. Ishlab chiqarishda ishlatiladigan materiallarga asoslanib, fotorezistorlarni ikki guruhga bo'lish mumkin: ichki va tashqi fotoelektrik effekt bilan. Ichki fotoelektr effektli fotorezistorlar ishlab chiqarishda kremniy yoki germaniy kabi qo'shilmagan materiallar qo'llaniladi.
Qurilmaga tushgan fotonlar elektronlarning valentlik zonasidan o'tkazuvchanlik zonasiga o'tishiga olib keladi. Ushbu jarayon natijasida materialda ko'p miqdordagi erkin elektronlar paydo bo'ladi, bu esa elektr o'tkazuvchanligini yaxshilaydi va natijada qarshilikni kamaytiradi. Ichki fotoelektrik effekt faqat yarimo'tkazgichlar va dielektriklarga xosdir.
Tashqi fotoelektr effektli fotorezistorlar dopant deb ataladigan nopoklik qo'shilgan materiallardan tayyorlanadi. Dopant elektronlar bilan to'ldirilgan mavjud valentlik bandining tepasida yangi energiya bandini yaratadi. Bu elektronlar kichikroq energiya bo'shlig'i tufayli o'tkazuvchanlik zonasiga o'tish uchun kamroq energiya talab qiladi. Buning natijasi shundaki, fotorezistor yorug'likning turli to'lqin uzunliklariga sezgir.
Bularning barchasiga qaramay, ikkala tur ham yoritilganda qarshilikning pasayishini ko'rsatadi. Yorug'lik intensivligi qanchalik baland bo'lsa, qarshilik shunchalik pasayadi. Shuning uchun fotorezistorning qarshiligi yorug'lik intensivligining teskari, chiziqli bo'lmagan funktsiyasidir.
F otorezistor yorug'likning eng kichik o'zgarishiga juda sezgir. U teleskopning fokusiga joylashtiriladi va yulduzlarning harorati o'lchanadi. U infraqizil nurlarga sezgir va infraqizil texnologiyalarda qo'llaniladi. Fotorezistorlar ko'pincha yorug'likning mavjudligi yoki yo'qligini aniqlash yoki yorug'lik intensivligini qayd etish uchun zarur bo'lganda yorug'lik sensori sifatida ishlatiladi. Masalan, ko'cha chiroqlari kalitlari va ekspozitsiya o'lchagichlari.
Fotoreleyda fotorezistor ishlatiladi. Yorug'lik ta'sirida fotorezistordagi oqim kuchi ortadi. Elektromagnit o'rni ishga tushiriladi, u ko'cha yoritgichlarini, mayoqlarni, turli xil avtomatlashtirish va telemexanika sxemalarini yoqadi. Ammo fotoreley inertialdir. Bir soniyaning bir qismida ishlaydi, chunki inertial fotorezistor.
3.2.3 Fotodiodlar
Fotodiod yarimo'tkazgichli diod bo'lib, optik nurlanish ta'sirida bir tomonlama o'tkazuvchanlik xususiyatiga ega. Fotodiod yarimo'tkazgichli kristall bo'lib, odatda elektron-teshik birikmasiga ega. U ikkita metall sim bilan jihozlangan va plastik yoki metall korpusga o'rnatiladi.
Fotodiodlarning afzalliklari
fototokning barqarorligi;
oqimning yorug'likka bog'liqligining chiziqli tabiati;
to'g'ridan-to'g'ri ulanish bilan past kirish empedansi;
haroratga mos kelmaydi
Fotodiodlardan foydalanish.
Optoelektronik integral sxemalar.
Yarimo'tkazgichlar optik aloqani ta'minlaydi, bu esa funktsional aloqani saqlab turganda quvvat va boshqaruv davrlarini samarali galvanik izolyatsiyasini kafolatlaydi.
Ko'p elementli fotodetektorlar - skanerlar, fotosensitiv qurilmalar, fotodiod massivlari.
Optoelektrik element nafaqat ob'ektning yorqinligini va uning vaqt o'zgarishini idrok eta oladi, balki to'liq vizual tasvirni yaratishga ham qodir.
Qo'llashning boshqa sohalari: optik tolali liniyalar, lazer diapazoni, pozitron emissiya tomografiya birliklari.
3.2.3 Fototransistor
Fototranzistor - ichki kuchaytiruvchi qattiq holatdagi yarim o'tkazgichli qurilma. Fototransistorlar nafaqat an'anaviy yoritishga, balki infraqizil va ultrabinafsha nurlanishga ham javob berishga qodir. Fototransistorlar sezgirroq va fotodiodlarga qaraganda ko'proq oqim hosil qiladi.
Oddiy tranzistor kollektor, emitent va bazadan iborat. Fototranzistor ishida, yorug'lik elektr signalini hosil qilganligi sababli, tayanch terminali odatda o'chirilgan bo'lib qoladi, bu esa oqimning fototransistor orqali o'tishiga imkon beradi.
Baza o'chirilgan bo'lsa, fototranzistorning kollektor birikmasi teskari yo'naltirilgan va emitent birikmasi oldinga yo'naltirilgan. Fototransistor yorug'lik asosga tushgunga qadar faol emas. Yorug'lik fototransistorni faollashtiradi, elektronlar va o'tkazuvchan teshiklarni - zaryad tashuvchilarni hosil qiladi, buning natijasida kollektor - emitent orqali elektr toki o'tadi.
Tuzilmalarni birlashtirib, siz fototransistorni olishingiz mumkin. Yorug'lik nuri uning ishlashini boshqaradi.
Afzalliklar
Ular fotodiodlarga qaraganda ko'proq oqim beradi.
Bir lahzali yuqori chiqish oqimini yaratishga qodir.
Asosiy afzallik - fotorezistorlardan farqli o'laroq, yuqori kuchlanishni yaratish qobiliyati.
Arzon.
Kamchiliklar
Fototransistorlarning ko'p turlari silikondan tayyorlangan, shuning uchun ular 1 kV dan ortiq kuchlanish bilan ishlay olmaydi.
Bunday yorug'likka sezgir yarimo'tkazgichlar elektr pallasida quvvat manbai kuchlanishining pasayishiga juda bog'liq. Bunday rejimlarda fotodiod o'zini ancha ishonchli tutadi.
Fototransistorlar zaryad tashuvchilarning past tezligi tufayli lampalarda ishlashga mos kelmaydi.
Ilova
Xavfsizlik tizimlari (ko'pincha infraqizil f-tranzistorlar ishlatiladi).
Fotoreley.
Ma'lumotlarni hisoblash tizimlari va darajadagi sensorlar.
Avtomatik yoritishni almashtirish tizimlari (infraqizil fototransistorlar ham ishlatiladi).
Kompyuter boshqaruvining mantiqiy tizimlari.
Kodlovchilar.
4. Fotoelementlarning qo'llanilishi
Fotoelementlar inson faoliyatining turli sohalarida keng qo'llaniladi. Amalda fotoelementlar umumiy sxema bo'yicha qo'llaniladi. Har qanday element kirishda bo'lishi mumkin: fotorezistor, fotodiod, fototransistor. Ular yorug'lik oqimiga reaksiyaga kirishadilar. Signal kuchaytiriladi va ijro etuvchi sxemaga yuboriladi . Ushbu sxema bo'yicha fotosellar dvigatellar, dastgohlar va butun tizimlarning ishlashini boshqarishi mumkin. Ular bizning hayotimizga qattiq kirishdi.
Fotoreley bizni metroga kirishga imkon beradi. Elektron ko'z to'qimachilik ishlab chiqarishda ipning harakatini nazorat qiladi. Miniatyura fotosellari uning sinishini qayd qiladi va mashinani to'xtatadi.
Ular murakkab shakldagi ish qismlarining maydonini o'lchash uchun ishlatiladi. Bir necha soniya ichida naqshning maydoni aniqlanadi. Fotoreley terini, matoni kesishni qat'iy nazorat qiladi va matbuotda ish xavfsizligini ta'minlaydi.
Plazma kesish mashinasida fotosellar ham uning ishlashini nazorat qiladi. Ular teshilgan lentadan ma'lumotlarni o'qiydilar va mashinaning ish rejimlarini o'rnatadilar.
Bosmaxonada ular qog'oz varaqlarini sanaydi, ularning to'g'ri qo'yilishi va kesilishini nazorat qiladi. Ular qog'oz kesgichning xavfsizligini ta'minlab, mashinaning aylanishini doimiy ravishda kuzatib boradilar.
Pochta bo'limida fotosellar xatlarni qayta ishlash va ularni manzil bo'yicha saralash bo'yicha ko'p mehnat talab qiladigan operatsiyalarni avtomatlashtirishga imkon berdi. Elektron ko'z shtampning shtampga aniq tegishini diqqat bilan kuzatib boradi. Fotoelektronik tizim konvertda ko'rsatilgan indeksni o'qiydi va xatni to'g'ri hujayraga yuboradi.
Zargarlik sanoatida fotosellar qimmatbaho toshlarni qayta ishlash uchun sifat nazoratchilariga aylandi. Fotoelektron ko'z bir necha ming individual fotoelementlardan tashkil topgan matritsadir.
Film ovozi audio trekka yozib olinadi. Fotoelement uni dekodlaydi va ovozli karnaylarning ishlashini nazorat qiladi. Filmdagi va inson ko'zida tasvir fotoelektrik effekt orqali hosil bo'ladi.
Avtomatlashtirilgan robotlar inson amal qila olmaydigan texnologik operatsiyalarni bajaradi. Sanoatda robot fotoelementlar bilan jihozlangan tizim tufayli poldagi oq chiziq bo‘ylab harakatlanadi.
Xalq xo‘jaligining turli sohalarida fan va texnika taraqqiyoti asosan fotoelementlarning keng qo‘llanilishi tufayli mumkin bo‘ldi.
-
Xulosa
Yorug'likning moddaga ta'siri namoyon bo'ladigan turli hodisalar orasida fotoelektr effekti, ya'ni yorug'lik ta'sirida moddaning elektronlar chiqarishi muhim o'rinni egallaydi.
Ushbu hodisani tahlil qilish yorug'lik kvantlari g'oyasini keltirib chiqardi va zamonaviy nazariy tushunchalarni ishlab chiqishda juda muhim rol o'ynadi. Shu bilan birga, fotoelektr effekti fotoelementlarda qo'llaniladi, ular fan va texnikaning eng xilma-xil sohalarida juda keng qo'llanilgan va yanada boy istiqbollarni va'da qilmoqda.
Manbalar ro'yxati
Giritskiy E.V. Kvant mexanikasining elementlari. - K .: Osvita, 1988 yil.
Diagilev F.M. Kvant mexanikasi. - M.: Ma'rifat, 1986. .
Remizov A.N. Tibbiy biofizika. - M.: Oliy maktab, 1987. - S. 487 - 491.
Xramov Yu.A. Fizika. Biografik qo'llanma. - M.: Nauka, Ch. Fizika-matematik adabiyotlar nashri, 2002 yil.
http://en.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%86%D0%B5 - Quyosh,
https://en.wikipedia.org/wiki/ -Photocell
tp://ru.wikipedia.org/wiki/ - Quyosh batareyasi
http://galspace.spb.ru/index115.html - Quyosh energiyasi - Yer kelajagi
|
