센서이야기2-2. 광전효과의 종류

2). 광전효과에는 어떤 것이 있는가

광센서는 광에너지를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서(변환기)라 생각할 수 있습니다. 광에너지와 물질 사이에는 물리적인 상호 작용이 있어 물질이 광자(광에너지)를 흡수하고 그 결과 전자를 방출하는 현상을 일반적으로 광전 효과라 부르고 있습니다. 또 광전 효과가 일어나면 반도체의 접합부에 전압이 나타나는 현상을 광기전력 효과라고 부르고 있습니다. 또한 광전 효과에는 이 밖에 광에너지에 의해 캐리어가 발생하고 물질의 도전성 즉 내부 저항값 이 변화하는 광도전 효과 및 광전자 방출을 일으키는 광전자 방출 효과도 있습니다.  광전 효과의 종류와 그 개요 광전효과의 종류 소자명(소재명) 특징 기타 ① 광기전력 효과 쇼트키 효과 광전자기효과 (PEM효과) 포토다이오드 포토트랜지스터 포토IC/태양전지 일반적으로 응답속도가 빠르다 파장 대역이 좁다 금속과 반도체의 접촉에 의해 형성되는 쇼트키장벽에 의한 효과를 응용한 다이오드 전기장과 자기장을 동시에 건 장에 빛을 조사하면 빛의 강도에 비례한 기전력을 발생한다. ② 광도전 효과 CdS CdSe PbS 일반적으로 응답속도가 늦다 내부구조가 오믹이다 시간에 가까운 소자가 만들어지기 쉽다 ③ 광전자 방출효과 (2차전자방출) 광전자 광전자배증관 (포토멀) 일반적으로 대형이다 소비전력이 크다 ④ 초전 효과 PZT셀 LiTaO3 셀 근적외광의 검출 광대역의 파장감도를 가진다  일반적으로 응답속도가 늦다  ▶④는 분류상 예외이다. 앞의 표는 광전 효과의 종류와 그 개요를 정리한 것입니다. 여기에서는 좌측에 광전 효과의 종류를 다루고, 가운데에 소자명 ·소재명을, 또한 우측에 그 특징을 각각 다루어 보았습니다. ①의 광기전력 효과를 요약하면 센싱 엘리먼트는 포토다이오드이며 그의 발전형으로서 포토트랜지스터 ·포토 IC, 포토인터럽터 등이 있습니다. 또한 특징으로서 일반적으로 고속, 고강도 이지만 파장 대역이 좁은 것을 들 수 있습니다. 따라서 고속의 광현상을 취하는 데에는 대단히 유리합니다. 이것에 대하여 ④의 초전 효과는 일반적으로 저속, 저감도이며 대단히 널은 범위의 파장 대역을 가지고 있습니다. 따라서 센서 엘리먼트는 그대로 두고 수광창의 광학 필터를 교체하는 것만으로 매우 광범위한 광에너지를 검출할 수 있습니다. 다음에 ②는 광도전 효과이며 그 대표적인 것에 황화카드윰을 응용한 CdS 셀이 있습니다. CdS 광도전 셀은 황화카드윰을 주성분으로 한 광도전 소자의 일종이며 조사광에 의해 내부 저항이 변화하는 일종의 가변 저항기라 생각할 수 있습니다. 이 때문에 앞의 포토다이오드나 포토트랜지스터에 비하여 회로적으로는 훨씬 다루기 쉬우며 광센서이면서도 일반 저항과 같은 감각으로 사용할 수 있습니다. 단, 그다지 응답 특성이 좋지 않으므로 그 응용은 느슨한 조도 변화, 예를 들면 사진의 조도계, 가로등의 자동 점멸 장치 등에 한정되어 버립니다.

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