"Войсковая сигнализация" - читать интересную книгу автора (Фейгин А. Л.)

1) Фотоэлементы с внешним эффектом, в которых эффект получается на поверхности светочувствительного слоя и обусловлен электронами, вырывающимися из светочувствительной поверхности.
2) Фотоэлементы с внутренним эффектом, в которых процесс происходит в глубине светочувствительного слоя и обусловлен внутренним перемещением электронов.
3) Фотоэлементы с заградительным слоем, или вентильные, в которых эффект вызывается на границе между проводником и полупроводником (обычно медь и закись меди).
4) Фотоэлементы жидкостные, в которых процесс происходит на границе электрода с жидкостью.
Первая из описанных групп фотоэлементов имеет в качестве чувствительного слоя щелочные металлы: калий, натрий, рубидий, цезий, особым образом активизированные; лучи света создают в фотоэлементе электронный поток и тем самым уменьшают его сопротивление. Фотоэлементы этой группы обладают чувствительностью главным образом к видимым лучам спектра, и только в последнее время удалось добиться чувствительности их к части спектра до 1,15 {-. путем введения подслоя из серебра и магния и особой обработки их парами серы и кислородом. Эти .фотоэлементы обладают весьма малой инерционностью и находят большое применение в телевидении; несомненные перспективы имеются и для применения их в оптическом телефонировании, но пока еще в этой области они широкого применения не имеют.
Фотоэлементы третьей группы также не имеют пока применения в сигнализации, вследствие своей малой чувствительности;
118
однако они обладают такими ценными качествами, как малая инерционность и одинаковая чувствительность к световым и инфракрасным лучам любой длины, и в случае отыскания способа повышения их светочувствительности эти фотоэлементы, несомненно, найдут применение и в оптической телефонии.
Фотоэлементы четвертой группы, жидкостные-к инфракрасным излучениям не чувствительны вовсе и для целей сигнализации не применяются.
Наибольшее применение в световом телефонировании имеют фотоэлементы второй группы.
Представителем этой группы является селеновый фотоэлемент. Свойство селена (Se) изменять свое электрическое сопротивление под действием падающих на него световых лучей было открыто еще в 1873 г.
Вследствие того что спектральная чувствительность селенового фотоэлемента распространялась только в пределах 0,5- 0,8 ^, потребовалось увеличение диапазона его чувствительности в сторону инфракрасных лучей, что и было достигнуто путем составления светочувствительного слоя из сплава селена и теллура; это дало расширение чувствительности фотоэлемента до 1,25 н-
Вторым недостатком селенового фотоэлемента была ярко выраженная инерционность, которая теперь устранена введением в состав светочувствительного слоя серебра.
Современный селеновый фотоэлемент имеет светочувствительный слой из очищенного аморфного селена, превращенного нагреванием в серый кристаллический селен, с примесью теллура и серебра; этот состав наносится на электрод чрезвычайно тонким слоем с помощью катодного распыления в аргоне.
Чем сильнее освещен чувствительный слой фотоэлемента, тем меньшим становится его электрическое сопротивление, и наоборот.
На рис. 125 показан фото-- элемент в разрезе: на втулку цоколя 1 надета скрепляющая крышка 2; на цоколе лежит слюдяная пластинка 3, а вплотную на слюдяной пластинке лежит стеклянная пластинка 4, на внутренней стороне которой нанесен светочувствительный слой; для включения в электрическую цепь цоколь снабжен выводами 5.
На сегодняшний день лучшим фотоэлементом для целей сигнализирования следует признать таллиевый фотоэлемент (рис. 126).
В 1918 г. американский ученый Кез обнаружил весьма сильную светочувствительность таллия, обработанного парами серы
119
Рис. 125. Устройство фотоэлемента:
1 -втулка цоколя; 2-крышка; 3-слюдяная
пластинка; 4 - стеклянная пластинка; 5 -
выводные контакты (выводы).
и кислородом; изготовленный из обработанного таким образом таллия фотоэлемент был назван "таллофид".
Таллиевый фотоэлемент обладает очень высокой чувствительностью, распространяющейся на участок спектра отО>5до 1,25 pj причем максимум чувствительности лежит в области 1,1 ji, т. eri уже в области инфракрасных лучей.
Увеличение сопротивления таллиевых фотоэлементов достигается устройством особого электродного ложа, представляющего собой решетку, нацарапанную на кварцевой пластинке, борозды которой Рис. 126. Таллиевый фотоэлемент. покрыть1 золотым осадком.
Величина сопротивления
фотоэлемента зависит от окружающей температуры и от напряжения в цепи; резкие изменения температуры сказываются на чувствительности фотоэлемента, а напряжение свыше 40 в постепенно понижает коэфициент его электрического сопротивления ("усталость" светочувствительного слоя).
Что касается света, то для фотоэлемента является вредной ультрафиолетовая часть спектра, а поэтому при дневном освещении его следует закрывать красным фильтром.
Инерционность таллиевых фотоэлементов значительно меньше других, ток в них при мгновенном освещении устанавливается через 0,01 сек.
Некоторые экземпляры фотоэлементов обнаруживают при включении в электрическую цепь наличие шумов и тресков, иногда настолько сильных, что в телефоне создается фон, заглушающий передаваемые сигналы; это явление не общего порядка и зависит от способа изготовления данного образца фотоэлемента.
Наилучшими качествами фотоэлемента для целей оптического телефонирования будут:
а) нормальное сопротивление в темноте не менее 10-15 мгом\
б) изменение сопротивления при освещении не менее чем на 40-50%;
в) инерционность, допускающая частоту до 4000-5000 пер/сек, без потери чувствительности.
Таллиевый элемент Кеза состоит из кварцевого кружка диаметром 25 мм, на который нанесен слой светочувствительного вещества. Этот слой своими краями контактирует со слоями металла, являющимися электродами, выводимыми далее из фотоэлемента наружу. Вся система помещается в вакуумный стеклянный баллон и запаивается. Баллон заделывается в эбонитовый цоколь, в дно которого выводятся концы электродов на две контактные ножки.
Следует еще сказать несколько слов о так называемых термических элементах, которые одинаково чувствительны к любому участку спектра электромагнитной энергии. Термоэлементы
120
были применены в конструкции сигнальных приборов еще в 1914 г. во Франции инженером Шарбонно для телеграфной связи на инфракрасных лучах. Однако для телефонии, где частота достигает 5000-6000 пер/сек., термоэлементы оказались непригодными ввиду чрезвычайно высокой инерционности их; термоэлемент при быстрых сменах света и тени не успевает приходить в начальное положение.
С конца первой мировой империалистической' войны, по мере развития фотоэлементов, от применения термоэлементов для це--лей связи отказались совершенно.
Усиление фототоков
Фототоки, получающиеся от фотоэлемента, настолько малы,, что непосредственного действия на телефон оказать не могут,. а потому их необходимо предварительно усиливать.
Основным прибором, на действии которого основана работа усилителя, является катодная, или электронная,лампа.
Принцип ее устройства заключается в следующем (рис. 127): внутри полого металлического цилиндра (анод) помещается нить накала (катод), окруженная проволочной спиралькой (сетка).
Концы нити накала, один конец сетки и один конец от анода выведены в цоколь лампы к четырем контактным ножкам; ножка от анода отставлена на цоколе несколько с . "
дальше. Таким образом, располо- втна \ Нит*> накала жение всех четырех ножек допу- Рис. 127. Устройство катодной екает включение лампы в цепь лампы,
только при соответствующем расположении гнезд в ламповой панели усилителя.
Лампа включается в сеть из трех цепей:
цепь накала-батарея, нить и реостат накала;
цепь сетки-сетка, нить, часть схемы, подводящая токи, подлежащие усилению;