Девять цветов радуги

На основе внешнего фотоэффекта были созданы не только фотоэлемент и фотоумножитель, но и электронно-оптический преобразователь. Теперь нам известно, что, используя внутренний фотоэффект, ученые создали устройства, которые по своим свойствам мало отличаются от фотоэлемента и фотоумножителя. Но нельзя ли, основываясь на том же внутреннем фотоэффекте, создать устройство, сходное с электронно-оптическим преобразователем?

Всего лишь несколько лет назад ученые впервые смогли утвердительно ответить на этот вопрос, создав так называемый усилитель света. Иногда, чтобы подчеркнуть различие с преобразователем, который тоже является усилителем света, новое устройство называют твердым усилителем света, полупроводниковым усилителем света или даже светоусилительной панелью, если размеры экрана усилителя достаточно велики.

Световое усиление, получаемое в твердом усилителе, при использовании в качестве материала для светочувствительной поверхности сернистого кадмия может достигать пятисоткратного, а при использовании принципа каскадности — еще большей величины.

Поскольку основным элементом в твердых усилителях является светочувствительная поверхность, изготовленная из тех же материалов, что и в фотосопротивлениях, можно предположить, что преимущества и недостатки твердых усилителей света будут схожими с преимуществами и недостатками самих фотосопротивлений. И это предположение действительно правильно.

Твердые усилители проще в эксплуатации, более прочны, не требуют для своей работы очень высоких напряжений. Они позволяют получать изображения в более широком диапазоне световых волн. Некоторые типы преобразователей очень чувствительны к рентгеновским лучам. Применение светоусилительных панелей в рентгеноскопии намного сократит дозы вредного облучения пациента и врача. В то же время осмотр будет более легким, так как изображение получается значительно более ярким, чем на теперешних экранах, применяемых в рентгеновских установках. Другие типы твердых усилителей чувствительны к инфракрасным лучам, длины волн которых лежат за пределами чувствительности электронно-оптических преобразователей.

Один из важнейших недостатков фотосопротивлений — их инерционность. В современных твердых усилителях она особенно сказывается. Проявляется она таким же образом, как и инерционность глаза, — в виде последовательных образов (положительных и отрицательных, в зависимости от условий). В жизни последовательные образы редко мешают нам и мы даже не замечаем их. Но последовательные образы в твердых усилителях проявляются неизмеримо заметнее. Они бывают очень яркими и сохраняются в течение довольно долгого времени: объект может уже исчезнуть, а на экране твердого усилителя он по-прежнему будет виден. Поэтому твердые усилители пока используют только для наблюдения неизменных или очень медленно меняющихся изображений. Надо надеяться, что со временем этот недостаток полупроводниковых усилителей света будет устранен. Но удастся ли при этом сохранить столь высокую чувствительность, сказать пока еще трудно.

Фабрика электричества

До сих пор речь шла о таких фотоэлементах, которые пропускают через себя ток, проводят его под воздействием света, но только в том случае, если к ним подключен источник напряжения: батарея, выпрямитель и тому подобное. Сами по себе эти фотоэлементы не отдавали тока во внешнюю цепь при освещении светом любой интенсивности.

Но, оказывается, есть фотоэлементы и с иными свойствами. Под воздействием света они отдают во внешнюю цепь ток, пропорциональный падающему световому потоку, без помощи внешних источников электрической энергии. Фотоэлементы такого типа сами являются источниками электрической энергии. Они вырабатывают ее из лучей падающего света и таким образом являются преобразователями световой энергии в электрическую.

До недавнего времени такие фотоэлементы изготавливались только из селена. О них хорошо знают фотолюбители, потому что в электрических фотоэкспонометрах как раз и применяются селеновые фотоэлементы. Но они являются очень плохими преобразователями энергии, их коэффициент полезного действия крайне мал, и поэтому они непригодны для получения сравнительно больших количеств электрической энергии.

В последние годы ученые всего мира напряженно трудились над созданием высокоэффективных преобразователей энергии солнечного света. Такие преобразователи часто называют солнечными элементами. Для их изготовления используют новые материалы полупроводниковой техники. Особенно больших успехов в создании высокоэффективных солнечных батарей добились советские ученые, которыми руководил недавно скончавшийся выдающийся деятель науки академик А. Ф. Иоффе. Коэффициент полезного действия солнечных элементов уже достаточен для того, чтобы их можно было применять в качестве источников электрической энергии для питания различных электрических и электронных устройств на спутниках Земли и на межпланетных станциях.