Фотоелемент, електронний прилад, в якому в результаті поглинання енергії падаючого на нього оптичного випромінювання генерується едс(електрорушійна сила) (фотоерс ) або електричний струм (фотострум). Дія Ф. грунтується на фотоелектронній емісії або фотоефекті внутрішньому .
Ф., дія якого заснована на фотоелектронній емісії, є (мал., а ) електровакуумний прилад з 2 електродами – фотокатодом і анодом (колектором електронів), поміщеними у вакуумовану або газонаповнену скляну або кварцеву колбу. Світловий потік, падаючий на фотокатод, викликає фотоелектронну емісію з його поверхні; при замиканні ланцюга Ф. у ній протікає фотострум, пропорційний світловому потоку. У газонаповнених Ф. в результаті іонізації газу і виникнення несамостійного лавинного електричного розряду в газах фотострум посилюється. Найбільш поширені Ф. з сурм'яно-цезієвим і киснево-срібний-цезієвим фотокатодами.
Ф., дія якого заснована на внутрішньому фотоефекті, – напівпровідниковий прилад з гомогенним електронно-дірковим переходом ( р–n -переходом) ( мал. , би) , напівпровідниковим гетероперехідом або контактом метал-напівпровідник (див. Шотки діод ) . Поглинання оптичного випромінювання в таких Ф. приводить до збільшення числа вільних носіїв усередині напівпровідника . Під дією електричного поля переходу (контакту) носії заряду просторово розділяються (наприклад, у Ф. з р–n -переходом електрони накопичуються в n -області, а дірки – в р -області), в результаті між шарами виникає фотоерс; при замиканні зовнішнього ланцюга Ф. через навантаження починає протікати електричний струм. Матеріалами, з яких виконують напівпровідникові Ф., служать Se, Gaas, CDS, Ge, Si і ін.
Основні параметри і характеристики Ф. 1) Інтегральна чутливість (ІЧ) – відношення фотоструму до того, що викликає його світловому потоку при номінальній анодній напрузі (у вакуумних Ф.) або при короткозамкнутих виводах (в напівпровідникових Ф.). Для визначення ІЧ використовують, як правило, еталонні джерела світла (наприклад, лампу розжарювання з відтворним значенням колірної температури нитки, зазвичай рівним 2840 До). Так, у вакуумних Ф. (з сурм'яно-цезієвим катодом) ІЧ складає близько 150 мка/лм, в селенових – 600–700 мка/лм, в германієвих – 3×10 4 мка/лм. 2) Спектральна чутливість – величина, що визначає діапазон значень довжин хвиль оптичного випромінювання, в якому практично можливо використовувати даний Ф. Так, у вакуумних Ф. з сурм'яно-цезієвим катодом цей діапазон складає 0,2–0,7 мкм, в кремнієвих – 0,4–1,1 мкм, в германієвих – 0,5–2,0 мкм. 3) Вольтамперная характеристика – залежність фотоструму від напруги на Ф. при постійному значенні світлового потоку; дозволяє визначити оптимальний робочий режим Ф. Наприклад, у вакуумних Ф. робочий режим вибирається в області насичення (область, в якій фотострум практично не міняється із зростанням напруги). Значення фотоструму (що виробляється, наприклад, кремнієвим Ф., освітлюваним лампою розжарювання) можуть при оптимальному навантаженні досягати (з розрахунку на 1 см 2 освітлюваній поверхні) декілька десятків ма (для кремнієвих Ф., освітлюваних лампою розжарювання), а фотоерс – декількох сотень мв. 4) Ккд, або коефіцієнт перетворення сонячного випромінювання (для напівпровідникових Ф., використовуваних як перетворювачі енергії), – відношення електричної потужності, Ф, що розвивається. у номінальному навантаженні до падаючої світлової потужності. В кращих зразків Ф. ккд(коефіцієнт корисної дії) досягає 15–18%.
Ф. використовують в автоматиці і телемеханіці, фотометрії, вимірювальній техніці, метрології, при оптичних, астрофізичних, космічних дослідженнях, в кино- і фототехніці, факсимільному зв'язку і т.д.; перспективне використання напівпровідникових Ф. у системах енергопостачання космічних апаратів, морській і річковій навігаційній апаратурі, пристроях живлення радіостанцій і ін.
Літ.: Ривкин С. М. Фотоелектричні явища в напівпровідниках, М., 1963; Фотоелектронні прилади, М., 1965; Васильев А. М., Ландсман А. П., Напівпровідникові фотоперетворювачі М-коду 1971.
