Жарық фотоэлементтердің жұмысы

Кіріспе 3
1 Жарық фотоэлементтердің жұмысы 4
1.1 Фотоэлемент 4
1.2 Жарықтың жұтылуы және фотоэлементтердің түрлері 5
Қорытынды 9
Пайдаланылған әдебиеттер 10

Қазіргі таңда баламалы энергетика саласы, атап айтқанда күн энергетикасы интенсивті даму үстінде. Соған орай, күн сәулесі энергиясын электр тогына максималды эффективті түрде түрлендіруге мүмкіндік беретін әдіс-тәсілдер мен құрал-құрылғыларын іздестіру жұмыстары жалғасуда. Бұл жолда ең негізгі екі бағытты айқындауға болады. Біріншісі – күн сәулесі энергиясын тікелей электр энергиясына түрлендіру болса, екіншісі – күн энергиясын алдымен жылу энергиясына, сосын механикалық жұмысқа, содан кейін барып электр тогына түрлендіру болып табылады. Екінші бағыт бойынша, ең жоғарғы нәтижелерге қол жетіп тұр. Өнеркәсіптік гелиоқондырғылар өзінің концентраторларымен , Стирлинг қозғалтқышы немесе турбиналары күн сәулесі энергиясын түрлендіруде ең жоғарғы көрсеткіштерге ие. Мысал ретінде, Нью-Мекхико, АҚШ-тарында орналасқан, Стирлинг қозғалтқыштары бар концентраторлы мұнаралы гелиостанциясы шығысындағы ПӘК 31,25% көрсеткішіне ие . Алайда, мұндай типті күн электрстанциялары бағасы жағынан өте қымбат, орындалу жағынан өте күрделі және табиғи шарттарға өте тәуелді болып келгендіктен аса кең қолданыс таба қойған жоқ. Сол себепті, бірінші бағыт бойынша, күн энергиясын тікелей электр тогына түрлендіруші ФМ-дер инсталляциясы және қолданыс спектрі бойынша дүниежүзінде күн энергетика саласында алдыңғы қатарлы дәрежеде және кең қолдансықа ие болып отыр.

1. Орысша-қазақша түсіндірме сөздік: Физика / Жалпы редакциясын басқарған э.ғ.д,, профессор Е. Арын – Павлодар: С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, 2006.
2. Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі: Электроника, радиотехника және байланыс. — Алматы: «Мектеп» баспасы, 2007.
3. Альмаханович Ш.С Кіші қуатты күн фотомодульдерін ЖЕТІЛДІРУ: дис. ... Канд тех. наук: 6D071800. - Павлодар, 2014.
4. Тілеубергенова Г.А. т.б. Жалпы физика курсының практикумы. Алматы, «Мектеп» 1987.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министірлігі
Семей қаласындағы Шәкәрім атындағы Мемлекеттік университеті

СӨОЖ
Пән: Қолданбалы электроника
Тақырыбы: Жарық фотоэлементтердің жұмысы

Орындаған : Айтқалиев Ж.Қ.
Топ: ТФ-319
Тексерген: Секербаева А.Б.

Семей 2015
Мазмұны:

Кіріспе 3
1 Жарық фотоэлементтердің жұмысы 4
1.1 Фотоэлемент 4
1.2 Жарықтың жұтылуы және фотоэлементтердің түрлері 5
Қорытынды 9
Пайдаланылған әдебиеттер 10

Кіріспе

Қазіргі таңда баламалы энергетика саласы, атап айтқанда күн энергетикасы интенсивті даму үстінде. Соған орай, күн сәулесі энергиясын электр тогына максималды эффективті түрде түрлендіруге мүмкіндік беретін әдіс-тәсілдер мен құрал-құрылғыларын іздестіру жұмыстары жалғасуда. Бұл жолда ең негізгі екі бағытты айқындауға болады. Біріншісі - күн сәулесі энергиясын тікелей электр энергиясына түрлендіру болса, екіншісі - күн энергиясын алдымен жылу энергиясына, сосын механикалық жұмысқа, содан кейін барып электр тогына түрлендіру болып табылады. Екінші бағыт бойынша, ең жоғарғы нәтижелерге қол жетіп тұр. Өнеркәсіптік гелиоқондырғылар өзінің концентраторларымен , Стирлинг қозғалтқышы немесе турбиналары күн сәулесі энергиясын түрлендіруде ең жоғарғы көрсеткіштерге ие. Мысал ретінде, Нью-Мекхико, АҚШ-тарында орналасқан, Стирлинг қозғалтқыштары бар концентраторлы мұнаралы гелиостанциясы шығысындағы ПӘК 31,25% көрсеткішіне ие . Алайда, мұндай типті күн электрстанциялары бағасы жағынан өте қымбат, орындалу жағынан өте күрделі және табиғи шарттарға өте тәуелді болып келгендіктен аса кең қолданыс таба қойған жоқ. Сол себепті, бірінші бағыт бойынша, күн энергиясын тікелей электр тогына түрлендіруші ФМ-дер инсталляциясы және қолданыс спектрі бойынша дүниежүзінде күн энергетика саласында алдыңғы қатарлы дәрежеде және кең қолдансықа ие болып отыр.

1 Жарық фотоэлементтердің жұмысы

1.1 Фотоэлемент
Фотоэлемент -- электрондар ағыны немесе электр тогы жарық арқылы басқарылатын электрондық прибор.
Оның жұмыс принципі металдан (калий, барий) немесе жартылай өткізгіштен жасалған электродтың (фотокатод) бетіне электрмагниттік сәуле түсіргенде фотоэффект құбылысының пайда болуына негізделген. Фотоэлементтің сыртқы фотоэффект және ішкі фотоэффект құбылыстарына негізделіп жасалған түрлері бар. Сыртқы фотоэффектіге негізделген фотоэлементте (электрвакуумды фотоэлемент) жарық әсерінен электрондар шығаратын фотокатод пен электрондарды жинағыш анод вакуум немесе газ толтырылған баллонға орнатылады.
Фотосезгіш қабат шыны баллонның ішкі бетіне (а) немесе баллон ішіне орнатылған металл пластинканың бетіне (ә) жалатылады. Түсетін жарық ағынының (фотондардың) әсерінен катодта фотоэлектрондық эмиссия (электрондардың ұшып шығу құбылысы) пайда болады. Сөйтіп, электрондар ток көзінің оң полюсіне жалғанған анодқа қарай қозғалады да, тізбек тұйықталады. Газбен толтырылған баллонда орнатылған фотоэлементтегі фототок шамасы вакуум баллондағы фотоэлементтегімен салыстырғанда 10 еседей артық болады. Мұндай фотоэлементтер пайдаланылған фотокатодтың түріне, колбаның оптикалық қасиетіне, газдың бар-жоқтығына және оның тегіне (аргон, неон т.б.), сондай-ақ жасалу ерекшеліктеріне қарай бөлінеді. Ішкі фотоэффектіге негізделген Фотоэлементке (вентильді фотоэлемент, жартылай өткізгішті фотоэлемент, жаппалы қабатты фотоэлемент) сырттан түсірілген жарық энергиясы жартылай өткізгіш приборда тікелей электр энергиясына түрленеді. Мұндай фотоэлемент алу үшіп жартылай өткізгіш материалдар р - п ауысу қабаты жасалады. Бұл қабаттың екі жағындағы электродтарға (кемтіктік және электрондық) контактілік сымдар жалғанады. Сөйтіп, ол жарық түсетін саңылауы бар қорапқа салынады. Түсетін жарықтың әсерінен жартылай өткізгіш материалда қозғалмалы заряд тасығыштар (электрондар мен кемтіктер) пайда болады да материалдың электр өткізгіштігі артады. Фотоэлементті жүктемемен қосқанда, фототок шамасы сыртқы кедергіге (Rж) тәуелді болады. Жартылай өткізгішті кремний кристалынан жасалған фотоэлементтер (п. ә. коэфф. 15%-ға жуық) ғарыштық ұшу аппараттарының қоректендіру көзі (қ. Күн батареясы) Фотоэлектрлік генератор) ретінде, радиация құбылыстарды зерттеуде, т.б. пайдаланылады.
Фотоэлементтің Күн батареялары сияқты фотондар энергиясын электр энергиясына айналдыратын электрондық құрал екендігі аян. Сыртқы фотоэффект құбылысына негізделген ең алғашқы фотоэлемент физика ілімінде XIX ғасырдың аяғында пайда болды. Оны белгілі орыс ғалымы Александр Столетов жасап шығарған. Өндірістік масштабтардағы фотоэлементтердің пайдалы әсер коэффициенті орташа есеппен 16% болса, ең жақсы үлгілердікі - 25%, ал лабораториялық жағдайларда 43,5%-ға дейін жетеді. Фотоэлементтің жұмыс істеу принципі металдан (калий, барий) не жартылай өткізгіштен жасалған электродтың (фотокатод) бетіне электормагнит сәуле түсіргенде фотоэффект құбылысының пайда болуына негізделген. Фотоэлементтің сыртқы фотоэффект және ішкі фотоэффектқұбылыстарына негізделіп жасалған түрлері бар. Мысалы: сыртқы фотоэффектіге негізделгені электровакуумды фотоэлемент болса, ішкі фотоэффектіге вентильді, жартылай өткізгішті, жаппалы қабатты фотоэлемент түрлері негізделіп жасалған. Соның ішінде жартылай өткізгішті кремний кристалынан жасалған фотоэлементтер (пайдалы әсер коэффициенті 15%-ға жуық) ғарыштық ұшу аппаратының қоректендіру көзі ретінде радиациялық құбылыстарды зерттеуде, т.б. жағдайларда да пайдаланылады. Сондай-ақ бүгінгі кезде фотоэлементтерді әр түрлі көлік түрлеріне - қайықтарға, электромобильдерге, гибридті автокөліктерге, ұшақтарға, дирижабльдерге, т.б. орнату мүмкіндігі бар. Италия мен Жапония сияқты мемлекеттерде фотоэлементтерді темір жол поездарының шатырына орналастырады. Соның ішінде Solatec LLC компаниясы Toyoto Prius гибридті автокөлігінің шатырына орналастыруға арналған жұқа қабыршақты фотоэлементтерді сатумен айналысады. Жұқа қабыршақты фотоэлементтердің қалыңдығы 0,6 мм ғана болғандықтан, ол автокөліктің аэродинамикасына еш әсерін тигізбейді. Күн батареялары мен фотоэлементтерден бөлек Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын адамзат ойлап тапқан құрылғыларға Күн коллекторлары, Күн электр станциялары, гелиожүйелер, т.б. жатады.

1.2 Жарықтың жұтылуы және фотоэлементтердің түрлері
Қазіргі кездегі физика жарықты электромагниттік толқындар ретінде қарастырады, оның екі түрлі табиғаты бар. Ол өзін толқын ретінде көрсетеді және корпускулалық қасиетке ие. Жарық сәуле шығарады және үздіксіз ағынмен емес, ол бөлек, бір-бірімен байланысы жоқ порциялармен немесе толқындық фотондармен таралады.
Әрбір фотон белгілі мөлшердегі энергия тасығыш болып саналады. Фотондар энергия мөлшері бойынша ажыратылады. Энергия мөлшері ең үлкен фотон бұл толқындық теорияның ең үлкен жиілігімен сипатталатын сәулеленуге сәйкес фотон.
Егер тек көрінетін жарық туралы айтсақ, ең үлкен энергияға күлгін түсті фотондар ие, ал ең кіші фотондар, қызғылт сәуле ағындарының құрамына кіреді.
Фотон энергиясы е сәулелену жиілігіне v пропорционал екені анық:

мұндағы, - Планк тұрақтысы
Егер е фотон энергиясы жоғары болса, яғни жиілік v төмен болса,электрмагниттік сәулеленудің корпускулалық құрылымы соғұрлым тезірек анықталады.
Рентген немесе γ-сәулелер ағынында практикалық түрде негізінен корпускулалық қасиет пайда болады.
Фотон энергиясы е төмен болса, яғни жиілік v төмен болса сәулеленудің толқындық қасиеті соғұрлым үлкен дәрежеде көрінеді. Ұзын толқынды сәулелену ағыны (радиотолқындар) тек өзінің толқындық қасиетін ғана оңай анықтайды және практикалық түрде корпускулалықты анықтамайды.
Электромагниттік сәулелену шкаласында көрінетін жарық жиіліктері немесе толқын ұзындықтарының арасы өте тар мәнге ие болады: 0,4-0,8 мк. Көрінетін сәулеленудің жартылай өткізгіші бетіне түскенде болатын физикалық құбылыстарды қарастырғанда, әртүрлі энергиялардың фотондар ағыны ретінде қарастыруға болады.
Егер фотондардың ағыны қандай да бір металл бетіне түссе, фотондардың бір бөлігі сонда шағылады, ал қалған бөлігі металға жұтылады. Жұтылған фотондар өз ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.