3378

Определение электродвижущей силы фотоэлемента с запирающим слоем

Лабораторная работа

Физика

Определение электродвижущей силы фотоэлемента с запирающим слоем Цель: Задачей настоящей работы является измерение фото - ЭДС  Еф и фототока Iф, возникающих в селеновом фотоэлементе под действием света. Изменяя освещённость Е поверхности фотоэл...

Русский

2012-10-30

621.9 KB

14 чел.

Определение электродвижущей силы фотоэлемента с запирающим слоем

Цель: Задачей настоящей работы является измерение фото - ЭДС  Еф и фототока Iф, возникающих в селеновом фотоэлементе под действием света. Изменяя освещённость Е поверхности фотоэлемента, т.е. мощность светового потока на единицу площади поверхности, исследуют зависимость Еф и  Iф от освещённости Е и строят графики этих зависимостей. При относительно небольших освещённостях Еф и  Iф пропорциональны Е.

Краткая теория:

Различают три вида фотоэлементов:

1. Внешний фотоэффект - вырывание светом из твёрдых и жидких веществ электронов.

2. Внутренний фотоэффект (фотопроводимость) - увеличение электропроводимости полупроводников и диэлектриков за счёт возрастания в них под действием света числа свободных носителей тока.

3. Вентильный фотоэффект (фотоэффект в запирающем слое) – возникновение ЭДС вследствие внутреннего фотоэффекта вблизи поверхности контакта между металлом и полупроводником или двумя полупроводниками с разными типами электропроводности.

В зависимости от вида фотоэффекта, на котором основано действие фотоэлемента, различают: вакуумные фотоэлементы (внешний фотоэффект), фотосопротивления (внутренний фотоэффект), вентильные фотоэлементы (вентильный фотоэффект). В настоящей работе исследуется селеновый вентильный фотоэлемент.

Устройство и принцип действия селенового вентильного фотоэлемента:

Поток света

Г

К

А

n - селен

P-N переход

р - селен

Электродами фотоэлемента служат железо и золото. Железный электрод А изготавливается в виде подложки толщиной около 1 мм. Золото напыляется на селен в виде тонкого полупрозрачного слоя К (катодное распыление), пропускающего свет и обеспечивающего удовлетворительную электропроводность. Слой селена подвергается термической   обработке с целью создания в его слое p-n перехода. Внутри селена образуется запирающий слой, пропускающий электроны только в одном направлении.

При освещении золотой плёнки свет проходит через этот полупрозрачный электрод и попадает на селен. Если энергия фотона   (постоянная Планка  - частота света) достаточна для образования пары электрон – дырка, то при поглощении потока фотонов вследствие вентильной проводимости p – n перехода между электродами возникает фото – ЭДС.

Если цепь замкнута, то фото – ЭДС вызовет ток, который будет идти до тех пор, пока освещается фотоэлемент.

Схема установки:

F - фотоэлемент

G - гальванометр

Е - элемент, создающий падение напряжения на Ro

M - магазин сопротивлений

mA - миллиамперметр, измеряющий ток в цепи элемента

Ro - эталонное сопротивление

К1 и К2 – ключи.

Таблица измерений:

Номер изме-рения

Рас-стояние r см.

Освещённость Е

Фототок

 Iф

Ток i в цепи элемента Е

Фото – ЭДС Еф, Вольты

фоты

люксы

деления

mA

деления

mА

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

            

Расчетные формулы:

Для  расчёта использовались следующие формулы:

 ,

где ф – фото – ЭДС, i – сила тока в цепи элемента , R0 – сопротивление, подключённое параллельно с источником ЭДС.

,

где E – освещённость фотоэлемента, J – сила света источника,  r – расстояние до источника.

Характеристика измерительных приборов

№ п/п

Наименование прибора

Система прибора

Класс точности

Предел измерения прибора

Цена деления шкалы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85599. Расчет грузовой лебедки Q58т 5.5 MB
  В создании материально-технической базы Республики Казахстан значительная роль принадлежит подъемно-транспортному машиностроению, перед которым поставлено задача широкого внедрения во всех областях народного хозяйства комплексной механизации и автоматизации производственных процессов...
85600. Расчёт ВОЛС со спектральным разделением каналов 1.85 MB
  Рассчитать максимальную скорость передачи с учётом перспективы развития; Выбрать технологию передачи; Выбрать топологию построения ВОЛС; Рассчитать бюджет оптических потерь в зависимости от типа используемого оптического волокна; Рассчитать требования к характеристикам передатчиков и приёмников...
85602. Тенденции, факторы и перспективы развития малого предпринимательства как вида экономической деятельности 562.5 KB
  В настоящее время полным ходом идет развитие рыночной экономики. Проведение реформ и развитие рыночных отношений определили необходимость формирования и развития новых форм хозяйствования, в частности, предприятия малого и среднего бизнеса. Что экономически выгодно, так как появление большого числа...
85603. Кормление грудью полезно не только для малыша, но и для матери 234.44 KB
  Возможность с первых месяцев перевести младенца на искусственное вскармливание появилась не так давно и многие женщины по разным причинам начали лишать своих детей столь необходимого для них грудного молока. Современная наука давно доказала неоценимую пользу грудного молока для малыша.
85604. Составление тренировочного комплекса для лечения остеохондроза 104.1 KB
  При близорукости удаленные предметы кажутся расплывчатыми смазанными нерезкими. Прогрессирование близорукости постепенно приводит к необратимым изменениям центральных отделов сетчатки и существенному снижению остроты зрения. Занятия физкультурой при слабой степени близорукости Люди имеющие близорукость слабой степени могут использовать разнообразные средства физкультуры и спорта. Физкультура при средней степени близорукости от 3 до 6 диоптрий Круг средств физкультуры и спорта которые можно рекомендовать лицам с близорукостью средней...
85605. Процесс обработки результатов измерений с многократными наблюдениями 193.91 KB
  Измерение - совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.
85606. Датчики измерения скорости 824.5 KB
  На сегодняшний день существует большое количество различных датчиков скорости, предназначенных для работы в разных условиях, с разными входными параметрами. В основном они бывают контактными или бесконтактными. Несмотря на то, что предпочтение отдается бесконтактным датчикам, контактные устройства еще широко применяются.
85607. Разработка цифрового индикатора 302 KB
  Цель курсового проекта - разработка цифрового устройства - цифрового индикатора а также научиться использовать нормативно-техническую документацию при разработке изделия ознакомиться с порядком построения изложения и оформления конструкторской документации.