Фотоэлектрические приборы с внешним фотоэффектом.

Их делят на электровакуумные и газонаполненные фотоэлементы (ФЭ).

Электровакуумный ФЭ (рис. 4.2, а)это стеклянный баллон, в котором создан вакуум и помещены 2 электрода — фотокатод К и анод А. Катод наносят на половину внутренней поверхности стеклянного баллона, его изготавливают из цезия, активированного кислородом или делают сурьмяноцезиевый катод (SbСs3). Анод выполняется в виде никелевого кольца з в центре баллона. ВАХ Iф=U(a) электровакуумного ФЭ (рис. 4.2, б)показывают, что фототок вначале быстро нарастает с увеличением напряжения, а затем при световом потоке F=constостается почти неизменным,т.к. при напряжении насыщения все электроны, излучаемые фотокатодом, достигают поверхности анода.

Рис. 4.2. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом:

а - внешний вид и условное обозначение электровакуумного ФЭ

б- ВАХ электровакуумного ФЭ; в - ВАХ газонаполненного ФЭ;

г - световая характеристика электровакуумного ФЭ;

д - спектральные характеристики электровакуумных ФЭ.

При увеличении светового потока (F3>F2>Fх) ВАХ поднимаются выше, так как число электронов, излученных фотокатодом в единицу времени, увеличивается.

В газонаполненных ФЭ ток фотоэмиссии увеличивается за счет возникновения несамостоятельного темного газового разряда, т.к. в них для повышения чувствительности баллон заполняют инертным газом.

ФЭ применяются в звуковом кино, в схемах сигнализации, работающих на невидимых инфракрасных лучах,в фототелеграфии.

Фотоэлектронные умножители (ФЭУ).

Это фотоэлемент с внешним фотоэффектом, усиление фототока в котором достигается путем использования вторичной электронной эмиссии. Вторично-электронные катоды, называемые динодами Д (рис. 4.3, а),обладают способностью излучать при бомбардировке первичными электронами число электронов большее, чем число первичных электронов, бомбардирующих их поверхность. Отношение числа вторичных электронов, выбитых с поверхности динода, к числу первичных электронов называют коэффициентом вторичной эмиссии σ. Кислородно-цезиевые и сурьмяно-цезиевые диноды имеют σ=3-4.

Рис. 4.3

Ускоряющие напряжения подаются на диноды через делитель напряжения, при этом, разность потенциалов между соседними динодами 100 – 150 В. Выходной ток ФЭУ, имеющего п динодов, увеличивается в σⁿ раз. Конструктивно ФЭУ выполняется в стеклянном баллоне (рис. 4.3, б),в котором диноды в виде ковшей располагают так, чтобы электрические поля обеспечивали почти полный переход электронов от одного динода к другому. Анод А выполняется в виде металлической сетки на проволочной рамке. Интегральная чувствительность фотоэлемента до 1000 ма/лм; максимальный выходной ток не превышает десятков миллиампер. Недостатки: снижение чувствительности со временем, старение, довольно большой темновой ток, усиленный динодами, высокое напряжение источника питания (до 2300 В).

Условное обозначение ФЭУ показано на рис. 4.3.

ФЭУ позволяют не применять в установках с фотоэлементом усилитель.

Чувствительность ФЭУ: К=К_Ф × σⁿ ,

где К_ф - интегральная чувствительность катода.