фотокатоды могут быть изготовлены непрозрачными и полупрозрачными, в первом случае свет падает на непрозрачную поверхность фотокатода и с той же стороны эмит-тируются электроны, во втором случае свет падает через прозрачную подкладку на полупрозрачную поверхность фотокатода, а электроны эмиттируются с другой стороны фотокатода (рис. 2).

. Рис. 2. Фотокатоды:

а - непрозрачный; б - полупрозрачный; / - изображение; 2 - лннза; 3 - фотокатод; 4 - фотоэлектроны

Фотоэлектронная эмиссия подчиняется следующим за- конам.

1. Фототок в цепи фотоэлемента пропорционален световому потоку, падающему на фотокатод. Этот закон был открыт А. г, Столетовым и назван его именем:

Гф = еФ,

где е - чувствительность фотокатода, мка/лм; Ф - световой поток, лм.

2. Кинетическая энергия эмиттируемых электронов прямо пропорциональна частоте падающего на фотокатод света и совершенно не зависит от интенсивности светового потока. Следовательно, для каждой поверхности фотокатода существует определенная наименьшая частота, при которой возможен фотоэффект.

3. Фототок протекает только в одном направлении (фотоэлемент униполярен).

4. Фототок изменяется мгновенно при изменении светового потока (фотоэлемент - безынерционный прибор).

5. Фототок зависит от напряжения между анодом и катодом фотоэлемента, эта зависимость выражается вольт-амперной характеристикой. При определенном напряжении и заданном световом потоке фототок достигает граничной величины насыщения (рис. 3.). В этом случае все вылетевшие электроны с катода попадают на анод.

о

6. Величина полезного сигнала фотоэлемента ограничивается внутренними шумами. Внутренние шумы (флюкту-ационные помехи) возникают вследствие дробового эффекта, т. е. хаотического вылета электронов из катода при малой освещенности фотокатода. Для нормальной работы фотоэлемента необходим определенный минимальный поток света.

7. Сопротивление фотоэлемента постоянному току определяется как- отношение напряжения на аноде к фототоку:

R = ВДр-

8. Сопротивление нагрузки (RJ в цепи фотоэлемента, с которого снимается напряжение сигнала на

. вход усилителя, вследствие шунтирующего действия паразитной емкости (Сш) должно быть, как правило, значительно меньшим, чем сопротивление фотоэлемента постоянному току:

Н ПОСТ.ТОКу-

9. Световая характеристика вакуумных фотоэлементов, т. е. зависимость фототока от светового потока, ный характер.

Внутренний фотоэффект - фотопроводимость -- это явление, при котором под действием светового потока увеличивается проводимость полупроводников. Явление фотопроводимости обусловлено образованием дырок или электронов проводимости. Под воздействием светового потока бомбардирующий фотон возбуждает электрон, который переходит из заполненной зоны в зону проводимости. Если к полупроводнику приложить напряжение, то по цепи потечет так называемый первичный фотоэлектронный ток, который пропорционален световому потоку. Квантовый выход первичного фотоэлектронного тока близок к единице. Под воздействием первичных электронов проводимости происходит нарушение кристаллической решетки полупроводника, вследствие чего образуется дополнительный поток электронов проводимости - вторичный. Вторичный фотоэлектронный ток значительно превышает первичный, но не пропорционален световому потоку и не мгновенно следует за его изменением, вследствие чего внутренний фотоэффект обладает некоторой инерцией.

3. Вольт-амперная характеристика фотоэлемента

имеет линей-

Фотоэлементы, работа которых основана на фотопроводимости, называются фоторезисторами. Фоторезисторы, благодаря большому квантовому выходу и появлению вторичного фотоэлектронного тока, обладают большой чувствительностью.

При отсутствии света на фоторезисторе в цепи протекает ток

/т = £/(/?т + # )> где Е - напряжение источника питания; RT - сопротивление фоторезистора в темноте - темновое сопротивление; RH - сопротивление нагрузки. Этот ток называется темновым.

При освещении фоторезистора в цепи протекает так называемый световой ток

/с = E/(RC + Ru) или /с = 1Т + /ф,

где Rc сопротивление фоторезистора при облучении его светом - световое сопротивление, которое значительно меньше темнового; /ф - фототок.

Характеристики фоторезисторов. Для определения интегральной чувствительности фоторезистора в каждом отдельном случае необходимо знать два параметра: световой поток и напряжение, приложенное к фоторезистору. Зависимоть фототока и темнового тока от напряжения, приложенного к фоторезистору, имеет линейный характер и выражается вольт-амперной характеристикой. С повышением напряжения возрастает чувствительность фоторезистора, но предельная величина напряжения, приложенного к фоторезистору, обусловливается допустимой мощностью рассеяния. Световая характеристика фотбрезис-1 торов (зависимость фототока от освещенности фоторезистора) имеет нелинейный характер. Удельная чувствительность фоторезистора определяется интегральной чувствительностью, отнесенной к единице приложенного напряжения, т. е. к 1 В, и выражается в микроамперах на люмен-вольт, мкА/(лм В):

К = /ф/я/.

Передающие телевизионные трубки с фоторезистором в настоящее время широко применяются благодаря большой -интегральной чувствительности и. малым габаритам. Однако они имеют и существенные недостатки: нелинейность световой характеристики и значительную инерционность.