Optiline tajur

Optiliste tajurite ehk fototajurite töö põhineb mitmesugustel fotoelektrilistel nähtustel, mida põhjustab nähtav või infrapunane elektromagnetkiirgus. Fotoelektilised nähtused on kvantnähtused, mis tekivad valguskvandi (footonite) piisava energia korral. Gaasidele on iseloomulik fotoionisatsioon, mis suurendab nende elektrijuhtivust. Mittemetallilistes tahketes ainetes esineb mitut liiki fotoelektrilisi nähtusi.

Kui footonid suudavad aatomeid või molekule üksnes ergastada, võib muutuda aine dielektriline läbitavus (fotodielektriline efekt). Kui neelduvate footonite energia ületab keelutsooni laiuse või atomaardefektide ionisatsioonienergia, tekib fotojuhtivus ehk sisefotoefekt. Tõkkekihis (pn-siire, pooljuhi ja metalli kokkupuutepind) kaasneb fotojuhtivusega harilikult ka fotoelektromotoorjõu teke (ventiilfotoefekt). Kui footonite energia on piisav tekitamaks juhtivuselektrone, mis suudavad ületada energiabarjääri ning ainest väljuda, ilmneb fotoemissioon ehk välisfotoefekt. Välisfotoefekt on omane metallidele.

Fotojuhtivusel põhinevates pooljuhtfotoelementides muutub valguse toimel homogeense pooljuhi juhtivus (fototakisti) või vastupingestatud pn-siirde juhtivus (fotodiood, fototransistor) või tekib pn-siirdes elektromotoorjõud (fotogalvaaniline efekt).

Fotojuhtivuse avastas 1873 USA insener W. Smith (1828...1891), ventiilfotoefekti avastasid 1876 inglise füüsikud W. G. Adams (1836...1915) ja R. Day (sündinud 1844), fotoemissiooni 1887...1888 H. Hertz ja saksa füüsik W. Hallwachs (1859...1922), selle kvantolemuse selgitas 1905 Albert Einstein.

Masinate liikuvate osade asendi kindlakstegemiseks kasutatakse nüüdisajal üha enam optilisi signaale ning neid tuvastavaid fototajureid. Optiline infoedastus koosneb tavaliselt valgusvoo allikast, optilisest ülekandekanalist ning valgusvoo vastuvõtjast. Valgusvoo allikateks ehk saatjateks (transmitter) on nii nähtava kui ka infrapunakiirguse valgusdioodid. Valgusvoo vastuvõtjatena (receiver) kasutatakse fototakisteid ja fotoelemente.