Fotodedektör

Fotosel (İngilizce: Photo Cell) ya da Fotoelektrik pil denen aygıtların çalışma ilkesi, ışığın elektrik devreleri üzerindeki etkisine dayanır. Gerçekten de gerek görünür ışık, gerek kızılötesi ve morötesi gibi görünmeyen dalga boylarındaki ışınlar belirli koşullarda elektrik devrelerinde bazı değişiklikler yaratır. Fotoelektrik etki denen bu olay başlıca üç biçimde ortaya çıkar:

Işık ya iki madde arasında birpotansiyel farkı doğurur (fotovoltaik etki) ya bazı maddelerin elektrik iletkenliğini değiştirir (fotoiletkenlik) ya da maddenin elektron salmasına yol açar (fotoemisyon).

Fotovoltaik etki, silisyum ya da germanyum gibi bir yarı iletken katmanıyla ayrılmış, uygun nitelikte iki metal levhanının üzerine ışık düşürüldüğünde ortaya çıkar. Bu durumda yarıiletken maddenin serbest kalan elektronları eklemin bir yanından öbür yanına doğru akar ve birer elektrot gibi davranan metal levhalar arasındaki potansiyel farkı nedeniyle bir elektrik akımı oluşur. Kısacası bu düzenek ışık enerjisiyle çalışan bir elektrik üretecine dönüşür. Fotopil (ya da fotovoltaik pil) denen bu düzenekler güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren güneş pillerinin yapımında kullanılır (bak.GÜNEŞ ENERJİSİ) Fotovoltaik etkiyi, metal levhaları bir sıvıyla birbirinden ayıran Edmond Becquerel (1820-91) bulmuştur.

Fotoiletkenlik ya da ışıliletkenlik etkisi, bazı maddelerin, üzerlerine ışık düştüğünde elektrik dirençlerini büyük ölçüde yitirerek daha iletken duruma gelme özelliğine dayanır. Bu etkiyi, İngiliz Posta İdaresi'nde çalışan Joseph May adlı bir telgraf memuru 1861'de bir rastlantı sonucunda bulmuştur. May, kullandığını telgraf aletinde zaman zaman ortaya çıkan bozuklukların selenyum dirençler üzerine düşen güneş ışığından kaynaklandığını fark etmişti.

Fototoemisyon ya da ışılsalım etkisi, bütün fotoelektrik olaylar arasında en yaygınıdır. Bazı maddelerin, üzerlerine ışık düştüğünde elektron salmaya başladığını ilk kez 1887'de Heinrich Hertz saptamıştır. Bu etkiye dayanan çağdaş fotoseller, ışığın etkisiyle elektron salan bir katot ile bu elektronları toplayan bir anatton oluşur. Bu iki elektrot, havası tümüyle boşaltılmış bir cam tüpün içine yerleştirilmiştir. Katot olarak genellikle üzeri sezyumla kaplanmış ve eğri bir yüzey oluşturacak biçimde bükülmüş metal bir levha, anot olarak da ince bir metal çubuk kullanılır. Anot bir elektrik üreticinin artı ucuna, katot da eski ucuna bağlıdır. Fotosel karanlıkta kaldığı zaman katatton anota doğru pek az elektron akar. Ama sezyum levhanın üzerine ışık düştüğü anda bu elementin atomlarının dış kabuğundaki elektronlar hızla serbest kalmaya başlar. Böylece, anottaki pozitif gerilim bu eksi yüklü elektonları çeker ve iki elektrot arasında büyük bir elektron, yani elektrik akımı doğar. Gelen ışığın şiddeti ne kadar fazlaysa akım da o kadar güçlüdür.

Günümüzde fotoelektrik etkinin her üç türüne dayanan fotoseller yaygın olarak kullanılır. Örneğin sinema filmlerinin sesi, filmin kenarındaki ses kuşağını tarayan ışığın bir fotosel üzerine düşürülmesiyle elde edilir. Ayrıca hırsız alarm sistemlerinde otomatik olarak açılıp kapanan kapılarda ve sokak lambalarının hava kararınca kendiliğinden yanmasını sağlayan sistemlerde fotoseller kullanılır. Işık şiddetini ölçmek, tıpta kullanılacak X ışınlarının dozunu belirlemek ve fabrikalardaki kalite kontrolü sırasında kusurlu ürünleri saptamak için gene fotosellerden yararlanılır.