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.
        
        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: ... ... ... ... ... ... ... Жарықтың жұтылуы және фотоэлементтердің түрлері 5
Қорытынды 9
Пайдаланылған әдебиеттер 10
Кіріспе
Қазіргі таңда баламалы энергетика саласы, атап ... күн ... ... даму ... ... орай, күн сәулесі энергиясын электр тогына максималды эффективті түрде түрлендіруге мүмкіндік беретін ... мен ... ... ... жалғасуда. Бұл жолда ең негізгі екі бағытты айқындауға ... ... - күн ... энергиясын тікелей электр энергиясына түрлендіру болса, екіншісі - күн энергиясын ... жылу ... ... ... жұмысқа, содан кейін барып электр тогына түрлендіру болып табылады. Екінші ... ... ең ... нәтижелерге қол жетіп тұр. Өнеркәсіптік гелиоқондырғылар өзінің концентраторларымен , Стирлинг қозғалтқышы немесе турбиналары күн сәулесі энергиясын ... ең ... ... ие. ... ... Нью-Мекхико, АҚШ-тарында орналасқан, Стирлинг қозғалтқыштары бар концентраторлы мұнаралы гелиостанциясы шығысындағы ПӘК 31,25% көрсеткішіне ие . ... ... ... күн ... ... жағынан өте қымбат, орындалу жағынан өте күрделі және ... ... өте ... ... ... аса кең қолданыс таба қойған жоқ. Сол себепті, ... ... ... күн ... ... ... тогына түрлендіруші ФМ-дер инсталляциясы және қолданыс спектрі бойынша дүниежүзінде күн энергетика саласында ... ... ... және кең ... ие болып отыр.
1 Жарық фотоэлементтердің жұмысы
1.1 Фотоэлемент
Фотоэлемент -- электрондар ағыны ... ... тогы ... арқылы басқарылатын электрондық прибор.
Оның жұмыс принципі металдан (калий, барий) немесе жартылай өткізгіштен жасалған электродтың ... ... ... ... ... ... ... пайда болуына негізделген. Фотоэлементтің сыртқы фотоэффект және ішкі фотоэффект құбылыстарына негізделіп жасалған түрлері бар. Сыртқы фотоэффектіге негізделген ... ... ... ... ... ... шығаратын фотокатод пен электрондарды жинағыш анод вакуум немесе газ толтырылған баллонға орнатылады.
Фотосезгіш қабат шыны баллонның ішкі бетіне (а) ... ... ... ... ... пластинканың бетіне (ә) жалатылады. Түсетін жарық ағынының (фотондардың) әсерінен катодта ... ... ... ұшып шығу ... ... ... Сөйтіп, электрондар ток көзінің оң полюсіне жалғанған анодқа қарай қозғалады да, тізбек тұйықталады. Газбен ... ... ... ... ... ... вакуум баллондағы фотоэлементтегімен салыстырғанда 10 еседей артық болады. Мұндай фотоэлементтер ... ... ... ... оптикалық қасиетіне, газдың бар-жоқтығына және оның тегіне (аргон, неон т.б.), ... ... ... ... ... Ішкі ... ... Фотоэлементке (вентильді фотоэлемент, жартылай өткізгішті фотоэлемент, жаппалы қабатты фотоэлемент) сырттан түсірілген жарық энергиясы жартылай өткізгіш приборда тікелей ... ... ... ... фотоэлемент алу үшіп жартылай өткізгіш материалдар р - п ауысу қабаты жасалады. Бұл қабаттың екі ... ... ... және электрондық) контактілік сымдар жалғанады. Сөйтіп, ол жарық түсетін саңылауы бар қорапқа салынады. Түсетін жарықтың әсерінен ... ... ... ... ... тасығыштар (электрондар мен кемтіктер) пайда болады да материалдың электр өткізгіштігі артады. Фотоэлементті ... ... ... ... ... ... (Rж) ... болады. Жартылай өткізгішті кремний кристалынан жасалған фотоэлементтер (п. ә. коэфф. 15%-ға жуық) ғарыштық ұшу ... ... көзі (қ. Күн ... ... генератор) ретінде, радиация құбылыстарды зерттеуде, т.б. пайдаланылады.
Фотоэлементтің Күн батареялары сияқты ... ... ... ... айналдыратын электрондық құрал екендігі аян. Сыртқы фотоэффект құбылысына негізделген ең ... ... ... ілімінде XIX ғасырдың аяғында пайда болды. Оны белгілі орыс ғалымы Александр Столетов жасап шығарған. Өндірістік масштабтардағы фотоэлементтердің пайдалы әсер коэффициенті ... ... 16% ... ең ... ... - 25%, ал лабораториялық жағдайларда 43,5%-ға дейін жетеді. Фотоэлементтің жұмыс істеу принципі металдан ... ... не ... өткізгіштен жасалған электродтың (фотокатод) бетіне электормагнит сәуле түсіргенде фотоэффект құбылысының пайда болуына негізделген. Фотоэлементтің сыртқы ... және ішкі ... ... ... түрлері бар. Мысалы: сыртқы фотоэффектіге негізделгені электровакуумды фотоэлемент болса, ішкі ... ... ... ... ... ... фотоэлемент түрлері негізделіп жасалған. Соның ішінде жартылай өткізгішті кремний кристалынан жасалған фотоэлементтер (пайдалы әсер коэффициенті 15%-ға ... ... ұшу ... қоректендіру көзі ретінде радиациялық құбылыстарды зерттеуде, т.б. жағдайларда да пайдаланылады. Сондай-ақ бүгінгі кезде фотоэлементтерді әр ... ... ... - ... электромобильдерге, гибридті автокөліктерге, ұшақтарға, дирижабльдерге, т.б. орнату мүмкіндігі бар. Италия мен Жапония сияқты мемлекеттерде ... ... жол ... шатырына орналастырады. Соның ішінде Solatec LLC компаниясы Toyoto Prius ... ... ... ... ... жұқа ... ... сатумен айналысады. Жұқа қабыршақты фотоэлементтердің қалыңдығы 0,6 мм ғана болғандықтан, ол автокөліктің аэродинамикасына еш әсерін тигізбейді. Күн батареялары мен ... ... Күн ... ... ... ... ... ойлап тапқан құрылғыларға Күн коллекторлары, Күн электр станциялары, гелиожүйелер, т.б. жатады.
1.2 Жарықтың жұтылуы және фотоэлементтердің ... ... ... ... электромагниттік толқындар ретінде қарастырады, оның екі түрлі табиғаты бар. Ол өзін толқын ретінде көрсетеді және корпускулалық қасиетке ие. ... ... ... және үздіксіз ағынмен емес, ол бөлек, бір-бірімен байланысы жоқ порциялармен немесе толқындық фотондармен таралады.
Әрбір ... ... ... энергия тасығыш болып саналады. Фотондар энергия мөлшері бойынша ажыратылады. Энергия мөлшері ең үлкен фотон бұл толқындық теорияның ең ... ... ... ... ... фотон.
Егер тек көрінетін жарық туралы айтсақ, ең үлкен энергияға күлгін түсті фотондар ие, ал ең кіші фотондар, қызғылт ... ... ... ... энергиясы е сәулелену жиілігіне v пропорционал екені анық:
мұндағы, - ... ... ... е ... ... ... болса, яғни жиілік v төмен болса,электрмагниттік сәулеленудің ... ... ... ... ... ... ... ағынында практикалық түрде негізінен корпускулалық қасиет пайда болады.
Фотон энергиясы е төмен болса, яғни жиілік v төмен болса сәулеленудің ... ... ... ... ... ... Ұзын ... сәулелену ағыны (радиотолқындар) тек өзінің толқындық қасиетін ғана оңай анықтайды және практикалық түрде корпускулалықты анықтамайды.
Электромагниттік сәулелену шкаласында көрінетін жарық жиіліктері ... ... ... ... өте тар ... ие ... 0,4-0,8 мк. Көрінетін сәулеленудің жартылай өткізгіші бетіне ... ... ... құбылыстарды қарастырғанда, әртүрлі энергиялардың фотондар ағыны ретінде қарастыруға болады.
Егер фотондардың ағыны қандай да бір ... ... ... ... бір ... ... ... ал қалған бөлігі металға жұтылады. Жұтылған фотондар өз энергиясын металдың кристалл торына және бос электрондарға береді де, тордың амплитудалық ... және бос ... ... қозғалыс жылдамдығын жоғарылатады
Егер фотон энергиясы үлкен болса, онда ол металдан электронды шығарып алуға жеткілікті болады, яғни шығу ... φ (1 ... ... тең ... ... ... ... Металдар мен жартылай өткізгіштердің фотоэффектілік сұлбасы
Бұл құбылыс сыртқы ... деп ... Егер ... ... энергиясы металдан электронды шығарып алуға жеткілікті болмаса, оның энергиясы ақырында түгелімен ... ... ... ... біз ... ... ... ағыны әсер еткенде байқаймыз.
Кристалдық жартылай өткізгіштердің металдардан таза түрінде (қоспаларсыз) айырмашылығы, егер оларға ешқандай сыртқы факторлар әсер етпесе (температура, электрлік ... ... ... т.с.с.), бос электрондары болмайды.
Бірақ жартылай өткізгіш материалына әрқашан қандай да бір температура (жиі бөлменікі) әсер етсе, атомдармен ... ... бір ... ... ... арқасында атомдардан үзуге жеткілікті энергия шығаруы мүмкін. Бұндай электрондар бос электрондарға айналады және ... ... бола ... ... ... ... атомы электрон зарядына тең дұрыс зарядқа ие болады. Бірақ электроны жоқ атомдағы орын көршілес атом электронымен толтырылуы мүмкін.
Бос электрон түзілуінен ... орын ... ... теңдей болады, ол кемтік деп аталады. Кемтіктер электр тогының өту үдерісіне қатысуы мүмкін.
Атомдармен байланысқан электрондардың энергиясы, оның шегінде ... ... ... ... ... ... ... аймағы деп аталады. Бос электрондардың энергиясы салыстырмалы үлкен, сондықтан ол әлдеқайда жоғары ... ... - ... ... ... ... тұрады. Толтырылған аймақ пен өткізу аймағының арысында тыйым ... ... ... болады, яғни энергиялардың мұндай мәндегі аймағында, берілген жартылай өткізгіштің материалының байланысқан да, бос күйінде де бола ... Бұл ... ... әртүрлі тыйым салынған аймақтағы мөлшері әрқилы. Мысалы, германий үшін - 0,7 эв ... ал ... үшін 1,12 - эв ... ... ... ... ... олардың түзілуі тек қана жартылай өткізгіштердің кристалл торларының атомдарында ғана ... ... ... ... ... ... беті ... кенет өсуі мүмкін. Бұл мынамен түсіндіріледі, кейбір фотондардың энергиялары электрондарды атомдардан шығарып алуға және оларды толтырылған аймақтан өткізу аймағына ауыстыруға ... ... Бұл ... ішкі ... деп ... Ішкі ... ... мына теңдеумен анықталады
Eg
мұндағы, Eg - ... ... ... ... және ... концентрациясының артуы жартылай өткізгіштік материалдың өткізгіштігінің артуына алып келеді. Сыртқы факторлардың әсерінен ток ... таза ... ... ... ... ... деп ... себебі ол тек қана жартылай өткізгіштің қозған күйімен ескертілінген. ... ... ... бос ... ... жоғалады (бір-бірімен кері комбинацияланады) және меншікті өткізгіштігі ... ... ... сыртқы фотоэффект құбылысы да бар. Бірақ ол металдағы жағдайға қарағанда әлдеқайда ... ... ... ... ... фотоэффектін жасау үшін квант жұтып алынған энергиясы толтырылған аймақтан электрондарды шығаруға және оларды жартылай өткізгіштен ... ... ... ... ... ... сыртқы фотоэффект сәулеленудің жиілікпен әсері арқасында болады, ол ішкі фотоэффект қарастыратын жарық жиілігінен әлдеқайда ... ... ... ... ... үлесі жалпы түсетін күн сәулеленумен салыстырғанда үлкен емес, сондықтан әдеттегі жартылай өткізгіштерде сыртқы фототоктар аз.
Жарықты ... ... ... ішкі ... ғана ... қана бір ... өткізгіштікке ие идеалды таза жартылай өткізгіш материалдар жоқ. Әдетте жартылай өткізгіш қандай да бір белгілі типті өткізгіштікке ие: не тек қана ... ... не тек қана ... ... ... ... типі оның кристалдық торына активті қоспалар енгендегі валенттілікпен анықталады.
Кремний үшін ... ... ... ... периодтық кестесінің үшінші (бор, алюминий, галлий, индий, таллий) немесе бесінші (фосфор, мырыш, сурьма, висмут) ... ... ... кіреді. Ал кремнийдің өзі периодтық кестенің төртінші тобына жатады.
Фотоэлементтер
Жұмыс ... ... ... барлық фотоэлементтер екі класқа бөлінеді. Бірінші класқа жататын фотоэлементтер сыртқы фотоэффектке негізделген вакуумды және газ ... ... ... ... ... ... фотоэлементтер. Оларды басқаша вентилді (жапқыштық) деп атайды, оның жұмысы ішкі фотоэффектке негізделген. Соңғыларға мыс тотығы, селен, германий, кремний және басқалар ... ... ... ... ... ... ... әсерінен олар бірқатар жағдайда тура күн жарығында меншікті п.ә.к.-ін ... Ол ... ... бір ... ... олар ... ... электр энергиясына түрлендіруіне мүмкіндік береді. Электр энергиясының көзі ретінде қолданылатын фотоэлементтер, әдетте фотоэлектрлік фототүрлендіргіштер немесе жай ... деп ... ... ... ... ... ең жетілгендеріне кремний элементі жатады.
Кремнийді негізгі материал ретінде таңдау бірқатар ... ... ... ... ... Жер ... ең көп тараған элемент және оның өндірісі жақсы игерілген.
Екіншіден, теория көрсеткендей, күн спектрі үшін ең ... қуат ... ... алынады, олар тыйым салынған аймағының ені 1-1,5 эвшектерінде жататын жартылай өткізгіштермен дайындалады.
Үшіншіден, кремний фототүрлендіргіштері күн сәулеленуін өзінің ... ... ... жақын келеді.
Төртіншіден, мысалы, германий құрылғыларымен салыстырғанда кремнилықтардың температуралық тербелістерге сезімталдығы төмен.
Қорытынды
Сонымен, фотоэлемент -- электрондар ағыны ... ... тогы ... арқылы басқарылатын электрондық прибор.
Жұмыс істеу принципі бойынша барлық фотоэлементтер екі ... ... ... ... жататын фотоэлементтер сыртқы фотоэффектке негізделген вакуумды және газ толтырылған, екіншісіне бекітілген қабатты жартылай өткізгіштік фотоэлементтер. Оларды басқаша вентилді (жапқыштық) деп ... оның ... ішкі ... ... Соңғыларға мыс тотығы, селен, германий, кремний және басқалар жатады.
Сыртқы фотоэффект құбылысына негізделген ең алғашқы фотоэлемент физика ілімінде XIX ғасырдың аяғында ... ... Оны ... орыс ... ... ... ... шығарған. Өндірістік масштабтардағы фотоэлементтердің пайдалы әсер коэффициенті орташа есеппен 16% болса, ең жақсы үлгілердікі - 25%, ал ... ... ... ... жетеді.
Бүгінгі кезде фотоэлементтерді әр түрлі көлік түрлеріне - қайықтарға, электромобильдерге, гибридті автокөліктерге, ұшақтарға, дирижабльдерге, т.б. ... ... ... ... ... ... сөздік: Физика / Жалпы редакциясын басқарған э.ғ.д,, профессор Е. Арын - ... С. ... ... ... ... университеті, 2006.
* Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі: ... ... және ... -- ... ... ... ... Ш.С Кіші қуатты күн фотомодульдерін ЖЕТІЛДІРУ: дис. ... Канд тех. наук: 6D071800. - Павлодар, 2014.
* Тілеубергенова Г.А. т.б. ... ... ... ... ... 1987.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 8 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Фотометриялық шамалар. Жарықтың жұтылуы. Бугер заңы8 бет
«қайым және алаш» сценарий6 бет
Адам қоғамының шаруашылық әрекетінен табиғи биогеохимиялық циклдердiн деформациясы14 бет
Астрофотометрия элементтері. Жұлдыздық шамалар9 бет
Геометриялық оптика12 бет
Жарық сәуле шығаратын құрылым – ғылыми прогресс. Нанокомпозиттерді алу және зерттеу әдістері57 бет
Квант физикасы реферат5 бет
Кинофотофоно және бейне құжаттарын мұрағаттау18 бет
Күн жүйесі эволюциясы3 бет
Күн жүйесінің кішкентай денелері10 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь