
【電】 gas-filled photocell
inflate
【化】 aerate; air inflation; airing
【醫】 aeration; inflation
【計】 photocell
【化】 barrier-layer cell; photocell; photoelectric cell; photovoltaic cell
photronic cell; selenium cell
【醫】 pholocell
充氣光電池(英文:Gas-filled Photovoltaic Cell 或 Gas-filled Photocell)是一種早期基于光電效應的光電器件,其核心工作原理是利用氣體分子在特定條件下被光照射後發生電離的特性來産生電流。以下是詳細解釋:
1. 術語定義與核心原理
充氣光電池屬于外光電效應(光電發射)器件。其結構通常包含一個真空玻璃管,内部封裝有少量低壓惰性氣體(如氩氣)和兩個電極(光陰極和陽極)。當特定波長的光照射光陰極時,光子能量激發電子逸出表面(光電效應),這些電子在電場作用下向陽極加速運動。在運動過程中,電子與氣體分子碰撞并使其電離,産生更多自由電子和正離子,形成"電子雪崩"效應,從而放大輸出電流。該特性使其靈敏度顯著高于真空光電管。
2. 結構特征與"充氣"含義
"充氣"指器件内部填充特定低壓氣體(通常為0.1-1托的氩氣),區别于真空光電管的無氣環境。氣體的存在通過碰撞電離實現電流增益(增益系數可達5-10倍),但同時也帶來非線性響應和慣性延遲(氣體電離/複合需時間),限制了高頻應用。
3. 應用場景與曆史地位
20世紀中期,充氣光電池曾廣泛應用于光度計、自動門控系統、電影膠片音軌讀取等場景。其高靈敏度適合弱光檢測,但氣體電離的穩定性問題使其逐漸被固态光電探測器(如光電二極管、光敏電阻)取代。現代技術中已極少使用。
4. 技術局限性與發展
氣體填充導緻器件存在溫度敏感性(氣體密度隨溫度變化)、響應速度慢(微秒級)及工作電壓較高(需百伏級偏壓)等缺陷。當前光伏領域以固态半導體器件(如矽基太陽能電池)為主流,充氣光電池僅作為光電技術演進史上的階段性方案被記錄。
參考文獻
國家标準術語平台. 光電探測器術語. GB/T 2900.XX-201X
中國科學院光電技術研究所. 光電器件發展史. 《光電工程》專題綜述, 2018.
IEEE 标準協會. IEEE Std 100-2022: 電子與電氣術語詞典.
充氣光電池是一種特殊類型的光電池,其核心特點是在制造過程中通過充入特定氣體來優化性能。以下是對該詞的綜合解釋:
充氣光電池屬于光電池的細分類型,具備将光能轉化為電能的基本特性。與普通光電池的差異在于,其内部空間通過特殊工藝充入氣體(如惰性氣體),并通過密封技術維持氣體環境,以實現更均勻的氣體濃度分布和穩定性。
主要應用于需要高穩定性或特殊氣體環境的場景,例如精密光學儀器、高精度傳感器等。普通光電池則更多用于太陽能發電、攝影測光等通用領域。
普通光電池的典型材料包括硒、氧化銅等,依賴半導體材料的光電效應産生電流,而充氣光電池可能在此基礎上通過氣體環境進一步優化性能參數。
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