Fotoelement - Festo Didactic
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160495/13 Fotoelement 1/2 Aufbau Das Fotoelement ist in einer Kunststoff-Fassung mit Gewinde M12 x 1 eingegossen. Die Fassung mit dem Fotoelement ist in einer Montagehalterung befestigt. Die Montagehalterung läßt sich mit einer drehbaren Griffmutter und einer Hammerschraube auf der Festo Didactic Profilplatte befestigen. Die Montagehalterung besitzt drei 4-mmBuchsen sowie eine dreipolige Miniaturbuchse für den elektrischen Anschluß. Das Fotoelement ist in SiliziumPlanartechnik hergestellt. Festo Didactic Kathode Symbol 100 % 90 80 Relative Empfindlichkeit Funktion Fotoelemente sind aktive Elemente, die optische Stahlungsleistung in elektrische Signale umsetzen, ohne eine äußere Spannungsquelle zu benötigen. Fotoelemente funktionieren wie Fotodioden. Beide besitzen wie normale Halbleiterdioden eine p-n-Sperrschicht mit einer dazwischenliegenden Raumladungszone, jedoch sind sie so beschaffen, daß einfallende Lichtstrahlung in den Kristall eindringen kann und durch den fotovoltaischen Effekt eine elektrische Ladung erzeugt. Fotoelemente werden im Kurzschlußbetrieb verwendet. Schließt man an die beiden Anschlüsse eines Fotoelementes ein Strommessgerät an, dessen Innenwiderstand sehr klein ist, so liefert das Fotoelement einen Strom, welcher als Kurzschlußstrom bezeichnet wird. Wegen der relativ geringen Ströme (Bereich: Mikroampere bis Milliampere) ist der Kurzschlußbetrieb unschädlich für das Meßgerät. Der Fotostrom fließt in Sperrichtung des Fotoelementes. Der Kurzschlußstrom eines Fotoelementes verläuft über mehrere Dekaden linear mit der optischen Bestrahlungsstärke. Die Linearität kann sich über 8 Dekaden und mehr erstrecken. Dadurch eignen sich Fotoelemente gut für Aufgaben der Meßtechnik und der industriellen Steuerungsund Regelungstechnik. Die Leerlaufspannung verläuft andererseits mit der Bestrahlungsstärke logarithmisch. Wegen des nichtlinearen Zusammenhangs wird der Leerlaufspannungsbetrieb in der Praxis kaum angewandt. Anode 70 60 50 40 30 20 10 0 400 600 800 1000 nm 1200 Wellenlänge Relative spektrale Empfindlichkeit 160495/13 Fotoelement 2/2 Zulässige Umgebungstemperatur (Betrieb und Lagerung) -40oC bis +80oC Maximale Sperrspannung 1V Bestrahlungsempfindliche Fläche 1,3 cm2 Form der bestrahlungsempfindlichen Fläche Sechseck Spektraler Bereich der Fotoempfindlichkeit (10%-Grenzen) 400 nm bis 1120 nm Wellenlänge der maximalen Empfindlichkeit 900 nm Strahlungsempfindlichkeit bei 850 nm Wellenlänge 0,55 A / W Kurzschlußstrom bei Bestrahlungsstärke 0,5 mW / cm2, Wellenlänge 850 nm 380 µA Leerlaufspannung bei Bestrahlungsstärke 0,5 mW / cm2, Wellenlänge 850 nm 430 mV Temperaturkoeffizient des Kurzschlußstroms 0,12 % / K Technische Daten 18 µs Typische Anstiegs- und Abfallzeiten des Fotostroms Elektrischer Anschluß Anode: Schwarze 4-mm-Buchse Kathode: Blaue 4-mm-Buchse Der Fotostrom fließt von der Anode über das Meßgerät zur Kathode, d.h. in Sperrrichtung des Fotoelemets Hinweise Wegen der Gefahr der Zerstörung ist das Anlegen einer äußeren Spannung an das Fotoelement zu vermeiden. Das Fotoelement enthält keine Schutzbeschaltung. Eine Schutzbeschaltung wäre schwierig zu realisieren, wenn die meßtechnische Anwendung nicht beeinträchtigt werden soll. 10 4 10 4 µA mV I K 10 3 10 3 V L IK VL Kurzschlußstrom IK und Leerlaufspannung VL in Abhängigeit der Bestrahlungsstärke 10 2 10 2 10 1 10 1 10 0 10 0 10 0 10 1 10 2 10 3 lx 10 4 EV Festo Didactic
