Фотоэлектрические датчики с внешним фотоэффектом

Фотоэлемент с внешним фотоэффектом, показанный на рис. 2.21, представляет собой вакуумную или газонаполненную лампу с катодом из фоточувствительного слоя и анодом, выполненным в виде металлической пластины или кольца. Наиболее часто такие фотоэлементы используют в качестве датчика, реагирующего на наличие или отсутствие светового луча.

Рис. 2.21. Фотоэлемент с внешним фотоэффектом:

а — вакуумная лампа; 6 — схема включения; в — характеристика чувствительности.

Чувствительность фотоэлемента — это отношение величины фототока в микроамперах к величине светового потока в люменах. Из рис. 2.21 очевидно, что эта характеристика линейна для вакуумных фотоэлементов:

/_Ф=*_фф, где Ф — световой поток, лк; К₍₍— коэффициент пропорциональности.

Зависимость фототока фотоэлемента от напряжения на аноде называется вольтамперной характеристикой. Световой характеристикой называется зависимость фототока от светового потока, падающего на фотокатод.

Следует отметить, что фотоэлемент реагирует не только на интенсивность светового потока, но и на его частоту, а поэтому разделяют чувствительность на интегральную (по интенсивности) и спектральную (по частоте). Интегральной чувствительностью называют величину тока фотоэлемента, создаваемого всем спектром потока. Спектральной чувствительностью фотоэлемента называется величина тока фотоэлемента, создаваемого световым потоком одной частоты.

Вакуумные фотоэлементы практически безинерционны, но дают меньший фототок по сравнению с газонаполненными, которые обладают инерционностью. На рис. 2.22 показаны совмещенные характеристики вакуумного и газонаполенного фотоэлементов.

Рис. 2.22. Чувствительность вакуумного (/, 2, 3) и газонаполненного фотоэлементов (4, 5).

Использование фотоэлементов в схемах автоматики требует применения усилителей с большим коэффициентом усиления.