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發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:65
光電池是一種簡(jiǎn)單適用的光電轉(zhuǎn)換元件。它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、便宜、使用方便,不需要附加電源,可以直接使用;它的缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),有疲勞效應(yīng)和溫度效應(yīng)。光電池分硒光電池和硅光電池。目前在紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)中使用最多的是硅光電池。
(1)硒光電池
在一塊平的銅、鐵或鋁金屬片上沉浸一層硒半導(dǎo)體材料,在硒半導(dǎo)體材料層上鍍有氧化物層(金屬鎘或氧化鎘),兩者界面起一個(gè)阻止電子通過(guò)的阻擋層作用。氧化物層上鍍有金屬導(dǎo)電透光膜和電極。整個(gè)表面用透明薄膜保護(hù)著。當(dāng)光束透過(guò)導(dǎo)電透光膜后到達(dá)氧化物與半導(dǎo)體材料層的接觸面;在光照下,氧化物層會(huì)產(chǎn)生一些具有足以克服這個(gè)阻擋層的能量的受激電子,從而使電子從半導(dǎo)體流向金屬導(dǎo)電透光膜,由金屬集電極收集,呈現(xiàn)帶負(fù)電。半導(dǎo)體層由于失去電子金屬片中的自由電子在電場(chǎng)用下被驅(qū)趕去補(bǔ)充,呈現(xiàn)帶正電。將導(dǎo)電透光膜的集電極與半導(dǎo)體另一側(cè)的金屬片連接,如果外電路的電阻很小,則電路中有電流發(fā)生。若光輻射功率不很大,則光電流與光輻射功率成正比。
(2)硅光電池
硅光電池的最大光電流比硒光電池的最大光電流要大100倍以上,在可見(jiàn)光區(qū)的靈敏度更高。各類光電池都有極限照度;若入射光過(guò)強(qiáng),光電池有可能產(chǎn)生疲勞或損壞。使用時(shí)要按說(shuō)明書要求操作。
(3)光電池的特性
①光譜響應(yīng)特性
硒光電池的光譜響應(yīng)區(qū)為300-700nm,一般峰值波長(zhǎng)在550nm左右。近幾年,國(guó)際上很少有光譜儀器使用硒光電池作光電轉(zhuǎn)換器件。
硅光電池是近幾年國(guó)際上準(zhǔn)雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)使用最多的。它被分為可見(jiàn)區(qū)使用的硅光電池和紫外可見(jiàn)區(qū)使用的硅光電池兩種。可見(jiàn)區(qū)使用的硅光電池的光譜響應(yīng)范圍一般為320~llOOnm,一般峰值波長(zhǎng)位置在960nm左右。如日本浜松公司的S13 37-16BR、S1337-3 3BR等硅光電池。紫外可見(jiàn)區(qū)使用的硅光電池,其光譜響應(yīng)范圍一般為190~llOOnm,一般峰值波長(zhǎng)位置也在960nm左右。如S1337-BQ、S1336-8BQ、S2387SERIES等硅光電池。但近幾年,國(guó)外有些硅光電池的光譜響波長(zhǎng)峰值可在400一500nm,如日本浜松公司的S7505硅光電池,其波長(zhǎng)范圍為400~540nm,峰值位置在460nm; 日本浜松公司的S7686硅光電池,其波長(zhǎng)范圍為480~660nm,峰值位置在550nm。還有峰值位置在254nm的、更適合紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)使用的硅光電池,如日本浜松公司的S2648-254型硅光電池,其峰值位置在254nm。
②光照特性曲線 各類光電池在不同的光照下,都有不同的光電流輸出。短路電流和光照度呈線性關(guān)系;開(kāi)路電壓與光照度呈非線性關(guān)系,并且,當(dāng)照度大于lOOOlx時(shí),出現(xiàn)飽和。因此,使用光電池時(shí),要注意使其工作在接近短路狀態(tài),即負(fù)載電阻盡量要小。
③穩(wěn)定性 光電池的穩(wěn)定性與制造工藝、溫度、電磁場(chǎng)干擾等有關(guān)。光電池如果密封不好,很快就會(huì)使噪聲增大,靈敏度下降;當(dāng)光電池的溫度上升,也會(huì)使噪聲增加,使穩(wěn)定性變壞;周圍有電磁場(chǎng)干擾,也會(huì)影響其穩(wěn)定性。所以,使用光電池作光檢測(cè)器的紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),一定要注意防潮、防高溫、防周圍電磁場(chǎng)的干擾,以保證光電池工作在最佳環(huán)境下。
④暗電流和靈敏度 一般來(lái)講,光電池的暗電流都較大,但近幾年國(guó)外生產(chǎn)的硅光電池的暗電流非常小,如S1336-18BU、S1336-18BQ等硅光電池,最大暗電流僅20pA,很適合紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的使用要求。
硅光電池的靈敏度也很高;目前國(guó)外生產(chǎn)的硅光電池,在紫外區(qū)的靈敏度有的可達(dá)到O.1A/W,如日本浜松公司的BQ型硅光電池(S1336-18BQ、S1336-44BQ等)。
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