 |
|
Výroba el. napětí/proudu: El. proud v kapalinách - elektrolýza Faradayovy zákony elektrolýzy Další praktická použití elektrolýzy Fotodioda Hallův jev Alternátor Generátor trojfázového napětí Trojfázová soustava napětí Transformátor Přenosová soustava
|
|
Fotodioda je polovodičová dioda ¤, která je citlivá na osvětlení PN přechodu světlem určité vlnové délky.
 |
 |
|
| obr. 1: Schematická značka fotodiody | obr. 2: Fotodioda (šířka součástky je asi 5 mm) | |
Není-li dioda zapojena do obvodu, je PN přechod prakticky bez volných nábojů (obr.2)
obr. 2: PN přechod v rovnovážném stavu
Když přechod osvětlíme světlem vhodné vlnové délky (tj. takové, aby energie fotonů byla větší než šířka zakázaného pásu ¤ použitého polovodiče), přecházejí elektrony do vodivostního pásu, vznikají díry a v elektrickém poli Ed se přemísťují na příslušnou stranu. Tím ovšem vzniká nové elektrické pole E, které je však (na rozdíl od pole Ed, které je způsobeno ionty donorů a akceptorů, tj. nepohyblivými částicemi) způsobeno elektrony a dírami, tj. pohyblivými částicemi s nábojem (obr 3).
obr. 3: Stav fotodiody při osvětlení
1. Fotodioda zapojená jako hradlová
Na PN přechodu fotodiody je elektrické pole způsobené pohyblivými částicemi
s nábojem. Spojíme-li konce fotodiody přes rezistor (obr. 4), začne
rezistorem protékat proud tvořený těmito volnými částicemi. Na PN přechodu
(je-li stále osvětlen) se přitom generují stále další a další páry elektron-díra
a fotodioda se tedy chová jako zdroj stejnosměrného napětí.
Velikost napětí je asi 0,5 V na jeden článek (jednu fotodiodu).
Fotodioda v tomto zapojení se často nazývá sluneční
(solární) článek.
obr. 4: Fotodioda zapojená jako hradlová
obr. 5: Ampérmetr připojený do zkratu ke špatně osvětlenému solárnímu
panelu. Jak se změní proud při lepším osvětlení článku se podívejte na
VIDEO ¤
(formát *.avi 1653kB, ev. formát
*.rm 289kB ¤)
Zde ¤ je
tentýž pokus s použitím jedné fotodiody (formát *.avi 1331kB, ev. formát
*.rm 240kB ¤)
Detailně se na strukturu solárního panelu můžete podívat zde ¤.
Použití fotodiody jako zdroje napětí:
a) Napájení malých spotřebičů - například kalkulačky
b) Výroba elektrické energie pro domácnost (solární panely na střeše
rodinného domku) nebo pro obecnou spotřebu (sluneční elektrárny) - obr. 6
c) Zdroj napájení družic ve vesmíru
Účinnost vyráběných solárních článků je asi 10-14 %. Pro představu,
na 1 m2 plochy situované kolmo ke Slunci dopadá v našich zeměpisných
šířkách za jasného letního slunečného dne výkon asi 1 kW (tzv.
sluneční konstanta). Energie získaná z 1 m2 plochy tedy
teoreticky stačí na napájení deseti stowattových žárovek.
Obsáhlý článek o historii využívání sluneční energie je zde
¤,
článek o možnostech jejího využití v České Republice zde
¤.
obr. 6: Baterie slunečních článků
2. Fotodioda zapojená jako odporová
Používá se stejně a ve stejném zapojení jako fotorezistor ¤. Je součástí optoelektronických členů, které převádí osvětlení na elektrické napětí, nebo zabezpečovacích zařízení ¤.
Další kapitola: Hallův jev ¤