Qu'est-ce qui était utilisé pour détecter la lumière avant l'invention des photodiodes / phototransistors?


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Y avait-il des technologies avant les photodiodes / phototransistors ou semi-conducteurs similaires, qui pourraient être utilisées pour démarrer ou arrêter des machines en fonction de la quantité (ou de la présence / absence) de lumière tombant sur elles?

Réponses:


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Les premiers capteurs électriques de lumière étaient des cellules au sélénium. Le sélénium a été utilisé pour les résistances à la station de réception sur le câble télégraphique transatlantique dans les années 1860, et on a remarqué qu'il donnait des résultats erratiques en plein jour. Le sélénium peut générer un petit courant photovoltaïque, il a donc été utilisé dans des photomètres d'avant-guerre et (je pense) des démonstrations "Magic Eye" au London Science Museum ...


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Les photorésistances étaient les prédécesseurs des photodiodes.

entrez la description de l'image ici

Au lieu d'agir comme source de courant, il s'agissait de résistances dépendantes de la lumière (LDR). Leur principal inconvénient est qu'ils réagissent très lentement aux légers changements.


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Une propriété importante d'un LDR est la sensibilité aux couleurs qui ressemble plus à l'œil humain qu'à une photodiode.
jippie

@jippie: c'est vrai pour de nombreuses photodiodes courantes, mais des photodiodes / transistors récents peuvent être trouvés avec une courbe de sensibilité oculaire.
radagast

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Pas vraiment utilisé de la même manière pour arrêter des machines comme dans votre question, mais avant qu'il y ait des phototransistors / diodes, nous avions des tubes photomultiplicateurs .

Sous l'influence d'une haute tension, un seul photon qui entre en collision avec la cathode photosensible libérera plusieurs électrons. Ensuite, ces électrons sont attirés par l'anode, sur leur chemin, ils se heurtent à nouveau deux fois, libérant encore plus d'électrons. Quoi qu'il en soit, l'article wiki lié est bien meilleur pour expliquer la mécanique.


J'ai seulement inclus "pour démarrer ou arrêter des machines" pour indiquer qu'il doit être utilisé dans des systèmes de contrôle, donc un film utilisé en photographie, ou juste des tranches de pomme (les deux changent de couleur en fonction de la lumière entrante, mais n'ont aucune utilité pratique dans un système de contrôle en tant que capteur) ne devraient pas devenir des réponses valables.
vsz

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Un tube photomultiplicateur en est un exemple. Ils sont toujours utilisés dans certaines applications et selon une comparaison de photodiode avec des photomultiplicateurs en examinant certains inconvénients d'une photodiode dans certains domaines où un photomultiplicateur a des avantages:

  • Zone de détection plus grande
  • A un gain interne
  • Sensibilité beaucoup plus élevée
  • Comptage de photons possible sans refroidissement spécial et électronique d'interfaçage
  • Temps de réponse plus rapide pour de nombreuses conceptions

Bien qu'ils ne soient plus généralement utilisés à cette fin, les articles les déclarent être les premiers appareils électriques pour les yeux, utilisés pour mesurer les interruptions des faisceaux de lumière. Voici une image de l'article Wikipedia ci-dessus de ce à quoi on ressemble:

entrez la description de l'image ici


Les tubes PM sont encore très utilisés pour les événements à faible nombre de photons où vous avez besoin d'un comptage de photons. Recherchez simplement sur Super kamiokande pour voir un exemple extrême utilisé dans la détection des neutrinos solaires.
espace réservé

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La photodiode à tube à vide de base est plus simple que le tube photomultiplicateur:

photodiode

La plaque incurvée est la photocathode et le poteau métallique au centre est l'anode. Les photons éloignent les électrons des surfaces des deux éléments, mais comme la zone de la cathode est tellement plus grande que l'anode, il y en a un flux net de la cathode à l'anode - qui peut également être considéré comme un "courant positif". "de l'anode à la cathode.

Albert Einstein a obtenu son prix Nobel (1921) pour avoir expliqué comment cela fonctionne (article publié en 1905).


"Y avait-il des technologies avant les photodiodes"
Bulwersator

Il s'agit plus d'une "photovanne" que ce qui serait normalement compris par "photodiode", c'est-à-dire un dispositif à jonction de silicium.
pjc50

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pjc50: Les tubes à vide à deux éléments (ou "valves") sont également appelés diodes. Le terme n'est pas limité aux périphériques à semi-conducteurs.
Dave Tweed

@Dave Tweed: L'OP signifiait évidemment d'autres appareils que des photodiodes à semi-conducteurs parce qu'il a écrit "... ou des semi-conducteurs similaires"
Curd

2
@ pjc50: En fait, les diodes semi-conductrices ont été nommées d'après les tubes à vide à deux bornes qui les antidataient. Deux bornes: Diode. Trois bornes: Triode. Cinq terminaux: Pentode. Ces noms existaient avant l'apparition de nouveaux types de diodes fabriquées à partir de semi-conducteurs.
Olin Lathrop

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C'est en 1873 que Willoughby Smith a découvert que la résistance électrique du sélénium gris dépendait de la lumière ambiante. Les premiers produits commerciaux ont été développés par Werner Siemens au milieu des années 1870.


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Les tout premiers capteurs d'image étaient des tubes vidicon, qui sont une technologie de tube à vide. Ceux-ci sont fabriqués à partir de métaux à faible fonction de travail dans une photocathode. Ces appareils sont encore indirectement référencés dans les conceptions de capteurs modernes. Quand quelqu'un dit qu'il a un capteur de 1/2 "(ou 1/3" ou 1 / 3,4 ", etc.), il compare la diagonale de l'image à un diamètre de tube vidicon qui, pour un diamètre externe de 1", était à peu près une zone d'imagerie de 16 mm. Mais ce n'est pas non plus une "norme".


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Les Vidicons étaient assez en retard; les orthicones étaient plus anciennes, tout comme le "Farnsworth Image Dissector" qui était si insensible que son développement ultérieur a conduit au photomultiplicateur.
Brian Drummond
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