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

65982. Организация экономического сотрудничества 56 KB
  Руководящим органом ОЭСР является совет представителей стран членов организации. В 1960е состав и географические рамки ОЭСР расширились и сейчас в организацию входят 34 государства в том числе большинство государств членов ЕС. На долю государств-членов ОЭСР приходится около 60 мирового ВВП.
65983. Группа Всемирного Банка 21.13 KB
  Условием членства во Всемирном банке является членство в Международном валютном фонде то есть каждая страначлен Международного банка реконструкции и развития должна прежде стать членом Международного валютного фонда.
65984. СТАБИЛИЗАЦИОННЫЙ ФОНД РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 27.53 KB
  Стабилизационный фонд (СФ) — специальный государственный фонд Российской Федерации, создаваемый и используемый в целях стабилизации экономики. Стабилизационный фонд Российской Федерации, основанный 1 января 2004 года, является частью федерального бюджета.
65985. Свободные экономические зоны. Оффшорные зоны 70 KB
  В самой общей форме под СЭЗ следует понимать часть территории страны где государство устанавливает особый режим управления наиболее благоприятный для деятельности иностранных и отечественных предпринимателей для привлечения внешних и внутренних инвестиций.
65986. Государственные инвестиционные программы. Инвестиционные программы Омской области 17.82 KB
  Инвестиции долгосрочные вложения государственного или частного капитала в собственной стране или за рубежом с целью получения дохода в предприятия разных отраслей предпринимательские проекты социально-экономические программы инновационные проекты.
65987. Финансовый рынок РФ анализ за 2009-2011 30.17 KB
  В 2009 году объем торгов на всех рынках РТС вырос на 5,59% по сравнению с 2008 годом и составил 799,3 млрд долларов. По итогам 2009 года рост основного индикатора российского фондового рынка Индекса РТС составил 128,6%, его значение на закрытие торговой сессии 31 декабря 2009 года составило 1 444,61 пункта.
65988. Бюджет Омской области с 2007 - по 2011год 22.22 KB
  Бюджет это совокупность доходов и расходов на определенный период времени обычно на один год. Важным понятие является государственный бюджет. В свою очередь доход бюджета это денежные средства поступающие в безвозмездном и безвозвратном порядке...