Основная фотоэлемент состоит из полупроводника n-типа и p-типа, образующих pn-переход. Верхняя область вытянута и прозрачна, как правило, на солнце. Эти диоды или элементы являются исключительными, которые генерируют напряжение при воздействии света. Клетки преобразуют энергию света непосредственно в электрическую энергию.
На следующем рисунке показан символ фотоэлектрической ячейки .
Работа фотоэлемента
Конструкция фотоэлектрического элемента аналогична конструкции диода с PN-переходом. При отсутствии света ток не проходит через устройство. В этом состоянии ячейка не сможет генерировать ток.
Важно правильно сместить ячейку, что требует достаточного количества света. Как только свет применяется, можно наблюдать замечательное состояние диода с PN-переходом. В результате электроны приобретают достаточную энергию и отрываются от родительских атомов. Эти вновь созданные электронно-дырочные пары в области обеднения пересекают переход.
В этом действии электроны перемещаются в материал N-типа из-за его нормальной концентрации положительных ионов. Точно так же отверстия проникают в материал P-типа из-за его отрицательного содержания. Это приводит к тому, что материал типа N мгновенно принимает отрицательный заряд, а материал P — положительный заряд. Затем PN-ответвление подает небольшое напряжение в качестве отклика.
Характеристики фотоэлектрической ячейки
На следующем рисунке слева показана одна из характеристик — график между обратным током (I R ) и освещенностью (E) фотодиода. ИК измеряется по вертикальной оси, а освещенность измеряется по горизонтальной оси. График представляет собой прямую линию, проходящую через нулевую позицию.
т.е. я р = мэ
m = график наклона прямой линии
Параметр m — это чувствительность диода.
На рисунке справа показана другая характеристика фотодиода, график между обратным током (I R ) и обратным напряжением фотодиода. Из графика видно, что при заданном обратном напряжении обратный ток увеличивается с увеличением освещенности на PN-переходе.
Эти элементы обычно подают электроэнергию к нагрузочному устройству при подаче света. Если требуется большее напряжение, массив этих ячеек используется для обеспечения того же. По этой причине фотоэлектрические элементы используются в приложениях, где доступны высокие уровни световой энергии.