Fotokomórka, znana również jako komórka fotoelektryczna lub detektor fotoelektryczny, jest urządzeniem elektrycznym, które przekształca światło na elektryczność poprzez zjawisko fotoelektryczne. Zjawisko to polega na emisji elektronów z materiału, gdy jest on naświetlany światłem o odpowiedniej częstotliwości. Fotokomórki są szeroko stosowane w różnych aplikacjach, w tym w systemach automatycznej kontroli, pomiarach światła, a także jako sensory w alarmach i urządzeniach bezpieczeństwa.
Budowa i zasada działania
Fotokomórka składa się z dwóch głównych elementów: katody i anody, które są umieszczone w próżniowej lub gazowej bańce szklanej lub kwarcowej. Katoda jest zwykle pokryta materiałem fotosensytywnym, który jest zdolny do emisji elektronów pod wpływem światła (fotokatoda). Anoda jest umieszczona w pewnej odległości od katody i służy do zbierania elektronów emitowanych przez fotokatodę.
Gdy światło o odpowiedniej energii pada na fotokatodę, elektrony są uwalniane z jej powierzchni (zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne). Uwolnione elektrony przemieszczają się w kierunku anody, tworząc prąd elektryczny. Intensywność tego prądu jest proporcjonalna do natężenia padającego światła, co pozwala na pomiar ilości światła za pomocą fotokomórki.
Typy fotokomórek
Fotokomórki można podzielić na kilka typów w zależności od zastosowanego mechanizmu detekcji i rodzaju materiału fotosensytywnego:
- Fotokomórki próżniowe – w których katoda i anoda są umieszczone w bańce próżniowej. Są one bardzo wrażliwe na światło i mają szybką odpowiedź, ale są również podatne na uszkodzenia i mają ograniczoną żywotność.
- Fotokomórki gazowane – zawierają gaz szlachetny, który zwiększa wydajność emisji elektronów i pozwala na detekcję niższych poziomów światła.
- Fotokomórki półprzewodnikowe – wykorzystują materiały półprzewodnikowe, takie jak krzem lub selen, które generują prąd elektryczny bezpośrednio w odpowiedzi na światło. Są one bardziej odporne na uszkodzenia i mają dłuższą żywotność niż fotokomórki próżniowe.
Zastosowania
Fotokomórki znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach techniki i życia codziennego. Są wykorzystywane w:
- Systemach automatycznej kontroli – jako sensory do wykrywania obecności lub braku obiektów, na przykład w taśmach produkcyjnych.
- Pomiarach światła – w fotometrach i ekspozymetrach do mierzenia intensywności światła.
- Systemach bezpieczeństwa – jako elementy detekcyjne w alarmach i systemach monitoringu.
- Urządzeniach oświetleniowych – do automatycznego włączania i wyłączania oświetlenia w zależności od poziomu światła naturalnego.
Fotokomórki są cenione za swoją prostotę, niezawodność i zdolność do pracy w szerokim zakresie warunków oświetleniowych.
