DE534561C

DE534561C - Gasgefuellte Photozelle

Info

Publication number: DE534561C
Application number: DEP60354D
Authority: DE
Original assignee: ALBIN ERNST MAX PRESSLER
Current assignee: ALBIN ERNST MAX PRESSLER
Priority date: 1929-05-22
Filing date: 1929-05-22
Publication date: 1931-09-28

Description

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Photozellen zwischen Anode und Kathode eine Hilfselektrode anzubringen, um mit deren Hilfe entweder eine Steuerwirkung nach Art des Steuergitters oder eine Herab drückung des Einflusses von Schwankungen der Klemmspannung nach Art des Raumladegitters in Elektronenröhren zu erzielen. Des weiteren hat man mit Hilfe solcher Zwischengitter auch bereits den von der Elektronenröhre her bekannten sogenannten »Dynatroneffekt« in Photozellen zu erzeugen vermocht. Alle Übertragungen von der Elektronenröhre her gelten jedoch nur für gasfreie Photozellen, da in gasgefüllten Zellen die Raumladungsverhältnisse denjenigen in einer Glimmröhre gleichen und Elektronengeschwindigkeiten, die zur. Auslösung von Sekundärelektronen an irgendeiner Elektrode führen könnten, überhaupt nicht möglich sind.

Die'Erfindung betrifft eine Photozelle mit

= einer Hilfsanode, deren Potential so hoch bemessen ist, daß in der Stromspannungscharakteristik der Hauptanode ein Gebiet abnehmenden Steigimgsmaßes entsteht;- gemäß der Erfindung ist die Zelle mit Gas gefüllt. Die Erfindung gründet sich dabei auf die Erkenntnis, daß es für die Wirksamkeit der Hilfsanode von grundlegender Bedeutung ist, in welchem Raumgebiet bei einer gasgefüllten Photözelle sich die Ionisationsvorgänge jeweils abspielen. Bei der Photozelle gemäß der Erfindung tritt eine in ihrer äußeren Wirkung dem »Dynatroneffekt« sehr ähnliche, in ihren inneren Gründen jedoch von ihm völlig verschiedene und daher durchaus überraschende Beeinflussung'der Cha-' rakteristik der Hauptentladung (Anodenstrom in Abhängigkeit von der Anodenspannung) ein, die darin besteht, daß in dieser Charakteristik in der Nähe des Vorspannungswertes der Hilf sanode ein Gebiet abnehmenden Steigungsmaßes entsteht. Dabei kann bei sehr hohen Vorspannungen der Hilfsanode das Steigungsmaß innerhalb des entstehenden Abweichungsgebietes sogar so weit abnehmen, daß Teile der Charakteristik negativ werden, d. h. daß der Anodenstrom innerhalb eines^ gewissen Spannungsbereiches mit zunehmender Spannung sinkt.

Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Abb. ι zeigt das Schema einer lichtelektrischen Zelle mit zwei Anoden. '.

Abb. 2 zeigt die Stromspannungscharakteristik einer normalen gasgefüllten Photozelle sowie einer_ Photozelle mit Hilfsanode.

Abb. 3 und 4 zeigen je eine Charakteristik einer gasgefüllten mit Hilfsanode ausgerüsteten Photozelle gemäß der Erfindung.

Die in Abb. 1 dargestellte Photözelle besitzt eine möglichst plane lichtelektrische Schicht 1, der im Abstand von etwa 3 bis 6 mm eine maschenförmige Hilfsanode 2 gegenübersteht. Die maschenförmige Hauptanode 3 besitzt von der Hilfsanode einen Abstand von ebenfalls g₅ 3 bis 6 mm. Das Potential der beiden Anoden kann mit Hilfe des Potentiometers 4 beliebig eingestellt werden. Im Hilfsanodenkreis Hegt ein Sicherungswiderstand 5, z. B. 50 000 JÖ_rim Kreise der Hauptanode 3 der Arbeitswider-

Claims

stand 6, ζ. Β. 2 Megohm. Bei wechselnder Beleuchtung der Zelle tritt im Arbeitswiderstand 6 ein wechselnder Spannungsabfall auf, der eine -Verschiebung' der Anodensp'annung und bei normalen Photozellen infolgedessen eine mit wachsender Beleuchtung auftretende unangenehme Abnahme der Empfindlichkeit zur Folge hat. . ■

Die Kurve 7 in Abb. 2 zeigt die Charakteristik einer normalen gasgefüllten Photozelle mit einer Anode, und zwar ist die Empfindlichkeit E in Abhängigkeit von der 'Anodenspannung V_a angegeben. Es ergibt sich die bekannte Kurve, welche beim Zündwert der Zelle nahezu die Steilheit 00 erreicht. Eine solche Zelle besitzt offenbar eine starke Abhängigkeit der Empfindlichkeit von der Betriebsspannung.

Die Kurve 8 in Abb. 2 zeigt des weiteren die Charakteristik einer dem Schema Abb. 1 entsprechenden Photozelle mit zwei Anoden. Das Potential der Hilfsanode beträgt"etwa 100 Volt. Es ist die Empfindlichkeit E (Hauptanodenstrom pro Lux) in Abhängigkeit von V_a wiedergegeben. Es zeigt sich, daß diese Kurve von derjenigen einer normalen Photozelle mit nur einer Anode praktisch kaum abweicht.

Vergrößert man jedoch, entsprechend dem Gegenstand der Erfindung, das Potential der Hilfsanode mehr und mehr, so erhält man Kurven, wie sieAbb.3und4 zeigen. Bei der Kurve 9 besitzt die Hilfsanode eine Vorspannung von etwa 125VoIt₁ bei der Kurve ro eine solche von 130 Volt. Man ersieht, daß man bei erfindungsgemäß richtig gewählter Vorspannung in einem bestimmten Gebiet plötzlich eine starke Abnahme im Steigungsmaß des Hauptanodenstromes· bzw. der Empfindlichkeit erhält. Man gewinnt auf diese Weise ein Arbeitsgebiet für die Photozelle, innerhalb dessen nur verhältnismäßig geringe Schwankungen der Empfindlichkeit auftreten und in dem sich der Einfluß der Hilfsanode im gewünschten Sinne auszuwirken beginnt. Dieses Arbeits--.gebiet wird am leichtesten erreicht, wenn man .die Vorspannung der Hilfselektrode .2 gleich oder nur wenig kleiner als diejenige der Hauptanode 3 bemißt.

. Die Erklärung für diese überraschende Erscheinung liegt offenbar darin, daß bei ausreichend hoher Vorspannung der Hilfsanode die Ionisationsvorgänge sich zunächst in dem Raum zwischen Kathode 1 und Hilfsanode 2 abspielen. Steigt das Potential· der Haupf-" anode 3 und erreicht dasjenige der Hilfsanode 2, so geht das Ionisationsgebiet mehr und mehr in den Raum zwischen den Anoden 2 und 3· über. Die von der Kathode 1 kommenden Elektronen stoßen dann also aus dem Raum i, 2 durch die Maschen der Hilfsanode 2 bis in den Raum 2, 3 vor und beginnen auch dort zu ionisieren. Infolge dieser Verschiebung des Ionisationsgebietes aus dem Raum 1, 2 in den Raum 2, 3 wird ein großer Teil der Gasionen in ein Feld von sehr geringem Potentialgefälle und entsprechend erhöhter Rekombinationswahrscheinlichkeit gebracht. Außerdem werden viele der Ionen von der Hilfsanode neu^J tralisiert. Es gelangt folglich eine verminderte Anzahl von Ionen zur Kathode, und deren Elektronenemission wird nicht mehr in dem Maße durch Ionenaufprall gefördert wie vorher. Die obige Erklärung wird durch den Versuch gestützt, denn man beobachtet beim ' Durchlaufen des genannten Spannungsgebietes einen Übergang des Hilfsanodenstromes von der positiven nach der negativen Richtung. Rein diagrammäßig sieht die beschriebene Erscheinung so aus, als ob die Empfindlichkeitscharakteristik von einer Lage (der Hilfsanode zugehörig) in eine andere Lage (der Hauptanode zugehörig) überginge, wie es die gestrichelten Kurvenäste der Abb. 4 zum Ausdruck bringen.

■ Bei der Photozelle nach der Erfindung stellt man die Anodenspannung unter Berücksichtigung des Beleuchtungsmittelwertes, bei dem gearbeitet wird/derart ein, daß die praktisch auftretenden Spannungsschwankungen in dem so geschaffenen Gebiet der Charakteristik verlaufen. Man kann auf diese Weise Verzerrungen weitgehend vermeiden und die Empfindlichkeitsverschiebung herabsetzen.

In einzelnen Fällen ist es zweckmäßig,„die negative Charakteristik, welche sich bei hin- -reichend großer Vorspannung an der Hilfsanode ergibt, zur Herbeiführung von Kippvorgängen zu verwenden. In dieser Form gestattet, es die Erfindung bei der Unter- bzw. : Überschreitung kritischer Helligkeitswerte eine sprunghafte Änderung des Anodenstromes zu erzielen, welche /zu Auslösungen verschie- " denster Art Verwendung finden kann.

PATENTAIiSFEtTCHE :.·

ΊΥ Gasgefüllte Photozelle mit einer Hilfsanode, deren Potential so hoch bemessen ist, daß in der Stromspannungscharakteristik der Hauptanode ein Gebiet ab- nehmenden Steigungsmaßes entsteht.
2. Verfahren, zum Betrieb von Photozellen nach Anspruch i., dadurch, gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Hilfselektrode gleich oder nur wenig kleiner als diejenige der Hauptanode: bemessen wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen