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

20869. Условия прочности грунтов оснований 258 KB
  Механика грунтов, основания и фундаменты вместе с инженерной геологией и охраной природной среды составляют особый цикл строительных дисциплин. Предметом его изучения являются материалы, как правило, природного происхождения – грунты и их взаимодействие с сооружениями.
20870. Специальное программное обеспечение 252 KB
  Персональный компьютер, как известно, является универсальным устройством для обработки информации. Персональные компьютеры могут выполнять любые действия по обработке информации. Для этого необходимо составить для компьютера на понятном ему языке точную и подробную последовательность инструкций - программу
20871. ФИНАНСОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 5.62 MB
  В условиях рыночной экономики государственные и муниципальные органы выполняют функции регуляторов производства, хозяйствующих субъектов, участников обмена. Для обеспечения своих функций они создают финансовую систему, которая включает три уровня: федеральный, региональный, муниципальный.
20872. Водопостачання, водовідведення та поліпшення якості води 354.5 KB
  Тип основних споруд та установок-освітлювачі зі зваженим осадом (за таблицею 14 ДБН: Рекомендації для попереднього вибору споруд для освітлення і знебарвлення води).
20873. Основи технічної графіки: проеціювання на дві площини 97.5 KB
  Мета уроку: Засвоєння знань про проеціювання центральне паралельне; креслення деталей об'ємної форми та умовні позначення на кресленнях. Формування умінь здійснювати проеціювання на дві взаємно перпендикулярні площини. План вивчення 1 Суть поняття проеціювання.