Din punct de vedere constructiv celula fotoelectrica este alcatuita dintr-un balon de sticla vidat sau cu gaz prevazut in interior cu doi electrozi. Pe o portiune din peretele interior se afla depusa o pelicula subtire dintr-un material fotoemisiv, de exemplu argint si cesiu sau cesiu si stibiu. Aceasta pelicula serveste drept catod C, in fata lui este fixat al doilea electrod de diferite forme numit anod, care fiind la un potential pozitiv fata de catod are rolul de a colecta fotoelectronii emisi de catodul iluminat.

Daca in circuitul exterior se stabileste un curent de fotoelectroni a carei intensitate este proportionala cu fluxul energetic, atunci curentul fotoelectric produce pe rezistorul de sarcina o cadere de tensiune cu atat mai mare cu cat rezistenta electrica a rezistorului este mai mare. Pentru obtinerea unui fotocurent de intensitate mare se utilizeaza celulele fotoelectrice cu gaz, de exemplu argon sau amestec de neon si heliu sub presiune scazuta. Fotoelectronii din celulele cu gaz fiind accelerati in campul electric intens creat de tensiunea aplicata , ionizeaza moleculele gazului incat sarcina colectata de anod nu mai este proportionala cu fluxul energetic.
Folosirea celulelor cu gaz conduc la cresterea raportului dintre intensitatea curentului si flux numita sensibilitate. Sensibilitatea celulelor fotoelectrice cu gaz este cuprinsa uintre 50 si 200μA/lm. Celula fotoelectrica are numeroase aplicatii: releul fotoelectric, televiziune cinematograful sonor, fotometrie, etc.

Fotomultiplicatorul

Sensibilitati foarte mari se obtin folosind fotomultiplicatorul. Fotomultiplicatorul este alcatuit dintr-un tub de sticla cu vid care are un catod dintr-un material ce emite usor fotoelectroni sub influenta radiatiilor de exemplu stibiu si cesiu Prin iradierea catodului se emit electroni care sunt accelerati de campul electric si ciocnesc primul electrod de langa catod numit dinoda (Fotomultiplicatorul contine mai multe dinode conectate la o sursa electrica in asa fel incat fiecare dinoda are potentialul electric mai pozitiv decat dinoda precedenta). Prin bombardarea suprafetei primei dinode cu electroni primari (fotoelectroni) de energie suficient de mare, se emit electroni numiti electroni secundari. Raportul dintre numarul electronilor secundari emisi in urma ciocnirii electronilor primari cu dinoda si numarul de electroni primari se numeste coeficient de emisie (σ = N_s/N_p). Electronii rezultati sunt accelerati spre dinoda urmatoare care se afla la un potential mai pozitiv decat precedenta si fiecare electron incident va extrage σ electroni. Procesul continua pana se ajunge la ultima dinoda si apoi la anod, astfel, ca la iesire se obtine un curent suficient de mare. Numarul de electroni ajunsi la anod in unitate de timp este de σⁿ ori mai mare decat numarul electronilor emisi de catod in acelasi interval de timp (n este numarul de dinode). Fotomultiplicatoarele se utilizeaza in fotometrie, spectroscopie, astronomie, in fizica nucleara la detectia radiatiilor, etc.

Releul fotoelectric

  Releul fotoelectric este compus din urmatoarele parti:
-celula fotoelectrica;
-amplificator;
-releu electromagnetic.

Cand se iradiaza catodul diodei, in circuitul exterior pe rezitorul de sarcina Rs apare o cadere de tensiune ce trebuie amplificata. Daca releul functioneaza in curent continuu, atunci plusul sursei se leaga prin intermediul releului electromagnetic la anodul triodei. Grupul de potentiometre P₁, P₂ realizeaza divizarea tensiunii. Potentiometrul P₁ conectat in catod serveste la negativarea automata a grilei. Deplasand cursorul intr-un anumit sens se blocheaza trioda (cand celula fotoelectrica nu este iluminata). In acest caz releul nu functioneaza si circuitul comandat este deschis. Cu ajutorul potentiometrului P₂ se regleaza tensiunea de lucru a celulei. Prin rezistorul Rs (de ordinul zecilor de megaohmi) si celula fotoelectrica legata in serie cu Rs se fixeaza negativarea grilei. Cand celula fotoelectrica este iluminata rezistenta ei interna scade grila devine mai putin negativa si curentul anodic ce trece prin releu creste determinand functionarea releului si inchiderea circuitului comandat. La incetarea iluminarii celulei fotoelectrice tubul se blocheaza si circuitul comandat se deschide. Cand alimentarea se face cu o tensiune alternativa, circuitul functioneaza numai pentru alternanta ce face anodul pozitiv in raport cu electrodul negativ (catodul). Circuitul comandat poate sa fie: o retea de iluminare a strazilor; un circuit pentru controlul dimensiunilor si sortarea obiectelor dupa dimensiuni; un circuit pentru reglarea automata a temperaturii, semnalizator de nivel; etc.