المستشعر الكهروضوئي هو جهاز يحول الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية. ويستند مبدأ التشغيل على التأثير الكهروضوئي. يشير التأثير الكهروضوئي إلى الظاهرة التي عندما يسقط الضوء على مواد معينة، تمتص الإلكترونات الموجودة داخل المادة طاقة الفوتونات، مما يؤدي إلى تأثيرات كهربائية مقابلة. وبناء على الطبيعة المحددة لهذه الظواهر، يتم تصنيف التأثير الكهروضوئي إلى ثلاثة أنواع: التأثير الكهروضوئي الخارجي، والتأثير الكهروضوئي الداخلي، والتأثير الكهروضوئي. تشمل الأجهزة الكهروضوئية الخلايا الكهروضوئية، وأنابيب المضاعف الضوئي، والمقاومات الضوئية، والثنائيات الضوئية، والترانزستورات الضوئية، والخلايا الشمسية. يتم هنا تحليل الأداء والمنحنيات المميزة لهذه الأجهزة الكهروضوئية.
يتكون المستشعر الكهروضوئي عادةً من جزأين رئيسيين: مسار المعالجة وعنصر الاستشعار. مبدأها الأساسي متأصل في التأثير الكهروضوئي: فهو يحول التغييرات في المتغير المقاس إلى تغييرات في إشارة بصرية، وبعد ذلك، باستخدام المكونات الكهروضوئية، يتم تحويل هذه الإشارة غير الكهربائية-إلى إشارة كهربائية. يمكن تصور التأثير الكهروضوئي كتدفق من الفوتونات-يحمل كل منها كمية معينة من الطاقة-تقصف الجسم. في هذه العملية، يتم نقل طاقة الفوتونات إلى الإلكترونات؛ على وجه التحديد، يتم امتصاص الطاقة الكاملة للفوتون الواحد بواسطة إلكترون واحد في حدث واحد. عند تلقي هذه الطاقة المنقولة، يخضع الإلكترون لتغيير في الحالة، مما يؤدي إلى إحداث تأثير كهربائي مماثل داخل الجسم المضاء بالضوء. بشكل عام، يتم تصنيف التأثير الكهروضوئي إلى ثلاث فئات: (1) تسمى الظاهرة التي يتسبب فيها الضوء في انبعاث الإلكترونات من سطح الجسم *التأثير الكهروضوئي الخارجي* (على سبيل المثال، في الخلايا الكهروضوئية وأنابيب المضاعف الضوئي)؛ (2) تسمى الظاهرة التي يتسبب فيها الضوء بتغيير في مقاومة الجسم بـ *التأثير الكهروضوئي الداخلي* (على سبيل المثال، في المقاومات الضوئية والترانزستورات الضوئية)؛ و (3) تسمى الظاهرة التي يولد فيها الضوء قوة دافعة كهربائية (جهد) في اتجاه محدد داخل جسم ما *التأثير الكهروضوئي* (على سبيل المثال، في الخلايا الشمسية).
توفر طرق الكشف الكهروضوئية العديد من المزايا، بما في ذلك الدقة العالية وأوقات الاستجابة السريعة والتشغيل بدون اتصال. علاوة على ذلك، فهي قادرة على قياس مجموعة واسعة من المعلمات، وتتميز أجهزة الاستشعار نفسها بهياكل بسيطة وتكوينات متنوعة ومرنة للغاية. وبالتالي، يتم استخدام أجهزة الاستشعار الكهروضوئية على نطاق واسع في تطبيقات الكشف والتحكم المختلفة.
تعمل أجهزة الاستشعار الكهروضوئية كمكونات محورية لتحقيق التحويل الكهروضوئي ضمن أنظمة الكشف الكهروضوئية المختلفة؛ وهي الأجهزة المسؤولة عن تحويل الإشارات الضوئية-بما في ذلك الضوء المرئي وضوء الليزر فوق البنفسجي-إلى إشارات كهربائية.
المستشعر الكهروضوئي هو، حسب التعريف، جهاز استشعار يستخدم جهاز كهروضوئي كعنصر استشعار أو تحويل أساسي. يمكن استخدامه لاكتشاف-الكميات الفيزيائية غير الكهربائية التي تؤدي بشكل مباشر إلى تغيرات في مستويات الضوء-مثل شدة الضوء، والإضاءة، ودرجة الحرارة الإشعاعية، وتكوين الغاز-بالإضافة إلى الكميات غير الكهربائية الأخرى-التي يمكن تحويلها إلى اختلافات في الضوء، بما في ذلك قطر الجزء، وخشونة السطح، والإجهاد، والإزاحة، والاهتزاز، والسرعة، والتسارع، والتعرف على أشكال الأجسام والحالات التشغيلية. تتميز أجهزة الاستشعار الكهروضوئية بعملية عدم الاتصال-، والاستجابة السريعة، والأداء الموثوق، وقد وجدت تطبيقات واسعة النطاق في أنظمة الأتمتة الصناعية والروبوتات. تستمر الأجهزة الكهروضوئية الجديدة في الظهور. على وجه الخصوص، فتح ظهور أجهزة استشعار الصور CCD فصلاً جديدًا في التطبيق الإضافي لتكنولوجيا الاستشعار الكهروضوئي.