Немое кино стало звуковым благодаря фотоэлементу — прибору, преобразующему световые лучи в электрический ток. Кинемаграфисты заставили фотоэлемент «читать» звуковую дорожку на киноленте и через специальное устройство передавать зрителям записанное на ней звуковое сопровождение фильма.
Первый фотоэлемент был создан в конце XIX в. профессором Московского университета А. Г. Столетовым.
Фотоэлемент — это стеклянный баллон с 2 электродами. В центре баллона находится небольшое металлическое кольцо — анод фотоэлемента. Большая часть внутренней поверхности баллона покрыта тонким слоем светочувствительного металла цезия. Этот слой — катод фотоэлемента. Чтобы электроды фотоэлемента не окислялись, из баллона выкачан воздух, и он наполнен небольшим количеством химически инертного газа — гелия, повышающего также чувствительность фотоэлемента.
Если между анодом и катодом включить батарею и чувствительный электроизмерительный прибор — гальванометр, то при освещении фотоэлемента стрелка гальванометра отклонится. Значит, внутри баллона фотоэлемента течет ток. Причина этого явления — энергия световых лучей. Свет, падая на светочувствительный слой цезия, соединенный с «минусом» батареи, выбивает с его поверхности электроны. Металлическое кольцо — анод (он подключен к «плюсу» батареи) притягивает их. Поток электронов и образует электрический ток во внешней цепи, заставляющей отклониться стрелку гальванометра.
Изменяя освещенность фотоэлемента, можно регулировать силу тока. Чем сильнее освещен катод, тем больше электронов вырвется из него и больше будет сила тока во внешней цепи.
У фотоэлемента есть двойник, не уступающий ему в быстроте реакции на свет и несравненно более чуткий. Это полупроводниковый фотодиод. Его небольшой по размерам светочувствительный кристалл нельзя и сравнить с хрупким стеклянным баллоном газонаполненного фотоэлемента.
По своей конструкции фотодиод мало чем отличается от полупроводникового диода: тот же кристалл полупроводника, 2 части которого имеют разную электрическую проводимость с р-я-переходом между ними. При освещении фотодиода один его электрод заряжается положительно, а другой — отрицательно. Если включить между ними нагрузку, например резистор, то через него потечет постоянный ток. Таким образом, фотодиод — это прибор, в котором световая энергия непосредственно превращается в электрическую.
Перспективы применения фотодиодов, как и фотоэлементов, очень заманчивы. Они уже находят применение в автоматических и телемеханических устройствах (см. Автомат, автоматика и Телемеханика), фототелеграфной (факсимильной) связи и киноаппаратуре. Чтобы получить хороший снимок, вы при фотосъемке наверняка пользуетесь экспонометром — прибором, определяющим выдержку. Важнейшей частью этого прибора является фотодиод. К нему подключен чувствительный гальванометр, по отклонению стрелки которого вы и определяете освещенность объекта съемки.
Миниатюрные фотодиоды, соединенные в батареи, при солнечном освещении вырабатывают электроэнергию для питания радиоприемников, для заряда аккумуляторов. Солнечные батареи обеспечивают энергией космические аппараты.