Светочувствительные приборы

Для измерения освещенности используют специальные приборы, показывающие величину непосредственно в люксах и называемые люксметрами. В переносных люксметрах главным чувствительным элементом является селеновый фотоэлемент.

Селеновый фотоэлемент – это полупроводниковый прибор с запирающим слоем. Принцип его действия основан на фотоэлектрическом эффекте. Сила электрического тока, проходящего по фотоэлементу, прямо пропорциональна его освещенности. Селеновый фотоэлемент обладает кривой спектральной чувствительности, которая приближается к кривой чувствительности глаза (рисунок 2).

Рисунок 3 Устройство фотоэлемента:

1 – слой платины; 2 – слой селена; 3 – запирающий слой; 4 - слой железа; mА - миллиамперметр

Устройство селенового фотоэлемента показано на рисунке 3. Селен является полупроводником. В зоне контакта селена и железа образуется запирающий слой, обладающий односторонней проводимостью. При падении света на фотоэлемент благодаря внутреннему фотоэффекту в селене увеличивается число свободных электронов. Вследствие теплового движения часть этих электронов переходит в железо. Обратно переместиться они не могут из-за наличия запирающего слоя. Между селеном и железом возникает разность потенциалов, которая создает в цепи фотоэлемента электрический ток, называемый фототоком. Сила фототока пропорциональна величине светового потока, падающего на фотоэлемент:

i = k Ф,

где         k – коэффициент пропорциональности, называемый чувствительностью фотоэлемента.

Освещенность будет пропорциональна силе фототока i:

E = Ф / S = i / kS,

где         S – площадь светочувствительной поверхности фотоэлемента.

Для того, чтобы фотоэлемент можно было использовать в качестве люксметра – прибора для измерения освещенности, шкалу микроамперметра, включенного в цепь фотоэлемента, градуируют в люксах.