Вентильный фотоэлемент

Все фотолюбители знакомы с удобным прибором, определяющим экспозицию при съемке, - с фотоэлектрическим экспонометром. Вы открываете крышку прибора, направляете его "глаз" на предмет, который хотите сфотографировать, и стрелка на шкале тут же показывает, какую надо сделать выдержку. Прибор не требует никаких источников питания -батареек, аккумуляторов. Он преобразует световую энергию в энергию электрического тока, отклоняющего стрелку. Свет превращается в ток.

Чувствительный элемент экспонометра сделан из полупроводника селена, обладающего дырочной проводимостью. Он лежит на стальной подложке. На внешнюю поверхность селена нанесена тонкая пленка металла, например золота. И эта добавка превращает поверхностную область полупроводника из дырочной в электронную.

В электронной области обстрел световыми частицами (фотонами) освобождает из атомов электроны. Они мечутся, сталкиваются и, "не умещаясь" в тоненьком слое электронного селена, уходят в пленку золота. Иного пути у них нет, так как в дырочную область дорога закрыта запирающим слоем. Поэтому в пленке золота накапливается избыток электронов - отрицательный электрический заряд. Вместе с электронами в электронной области, естественно, образуется и некоторое количество дырок. Для них запирающий слой не преграда. Положительный заряд как бы "пропуск" для прохода через границу. И благодаря этому на стальной подложке возникает положительный заряд. Таким образом, энергия света создает разность потенциалов между противоположными поверхностями полупроводниковой пластинки. Если эти поверхности соединить проволочкой, возникнет электрический ток, который будет течь, пока селен освещен. И сила тока будет тем больше, чем сильнее освещение.

Такие вентильные фотоэлементы известны давно. Они широко применяются в различных автоматических устройствах: например, отлично справляются с анализом крови (фиксируют ничтожное различие в количестве красных кровяных телец), непрерывно следят за насыщенностью крови кислородом при хирургических операциях и т. д. Однако до недавних пор у полупроводниковых фотоэлементов был очень низкий к. п. д. - они преобразовывали в электрическую энергию лишь тысячные доли энергии падающего светового потока.

Абрам Федорович Иоффе (1880-1960)

Советский физик, академик, лауреат Государственной премии СССР, Герой Социалистического Труда, почетный член многих академий. Ранние работы Иоффе посвящены обоснованию квантовой теории света и выяснению механизма фотоэффекта. Основные его труды связаны с изучением механических свойств кристаллов, электрических свойств диэлектриков и полупроводников. Важное значение имели исследования по физике полупроводников. Иоффе был не только блестящим физиком, одаренным необычайно тонкой физической интуицией, но и выдающимся организатором: по его инициативе были созданы физические институты в важных промышленных центрах и на периферии.

перейти к началу страницы