Qui a inventé la cellule photoélectrique ? Hertz, Einstein et la naissance de la détection photoélectrique
La cellule photoélectrique (cellule photoélectrique, photodiode) n'a pas d'inventeur unique — elle a émergé d'une chaîne de découvertes sur 50 ans.
Jalons clés
1839 : Effet photovoltaïque découvert
Alexandre Edmond Becquerel (19 ans), expérimentant avec les cellules électrochimiques de son père, observe génération de tension quand électrodes platine recouvertes chlorure d'argent sont illuminées. Premier effet photovoltaïque. Pas d'application pratique.
1873 : Photoconductivité dans le sélénium
Willoughby Smith (ingénieur télégraphe) découvre que la résistance du sélénium chute dramatiquement sous la lumière en testant des cœurs de câbles sous-marins. Première cellule photoconductive. Utilisée dans premiers posemètres, « œil électrique » ouvre-portes.
1887 : Effet photoélectrique (Hertz)
Heinrich Hertz, générant/détectant ondes électromagnétiques, remarque que lumière UV sur l'intervalle d'étincelle du récepteur augmente la longueur d'étincelle. Première observation de photoémission (électrons éjectés du métal). Ne poursuit pas — focalisé ondes EM.
1888 : Effet Hallwachs
Wilhelm Hallwachs montre qu'une plaque zinc chargée négativement perd sa charge sous UV ; plaque positive inchangée. Confirme émission électron.
1899 : Elster & Geitel — Première photocellule pratique
Julius Elster & Hans Geitel construisent le premier phototube vide : cathode photosensible (métal alcalin) + anode dans bulbe évacué. Mesurent intensité lumière via photocourant. Posemètres commerciaux suivent.
1905 : Équation photoélectrique d'Einstein
Albert Einstein applique l'hypothèse quantique de Planck : lumière = photons (E = hν). Énergie cinétique électron = hν − φ (travail d'extraction). Explique : fréquence seuil, émission instantanée, intensité ∝ courant. Prix Nobel 1921.
1916 : Vérification de Millikan
Robert Millikan passe 10 ans à essayer de *réfuter* Einstein — le confirme précisément. « L'équation photoélectrique d'Einstein est en complet accord avec l'expérience. »
Années 1930–1940 : Tubes photomultiplicateurs (PMT)
RCA, EMI, Hamamatsu. Chaîne dynodes multiplie photoélectrons 10⁶–10⁷×. Détection photon unique. PMT ont permis : compteurs scintillation, spectroscopie, premières caméras TV, guidage missiles.
Années 1950 : Photodiodes silicium (État solide)
Bell Labs, Texas Instruments. Jonction p-n remplace tube vide. Plus rapide, plus petit, robuste, pas haute tension. Base de tous capteurs image modernes (CCD, CMOS), comms optiques, imagerie médicale.
Arbre généalogique photocellules
| Type | Principe | Matériaux clés | Applications |
|---|---|---|---|
| Photovoltaïque | Génère tension | Se, Si, GaAs, Perovskite | Cellules solaires, posemètres (legacy) |
| Photoconductive | Changement résistance | CdS, PbS, Ge, Si | Posemètres, phares auto, détecteurs IR |
| Photoémissive (Vide) | Émission électron | Cs₃Sb, GaAs, Ag-O-Cs | PMT, vision nocturne, scientifique |
| Photodiode (État solide) | Courant jonction | Si, InGaAs, Ge, APD/SPAD | Caméras, fibre optique, LiDAR, médical |