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

58797. Інформація та інформаційні процеси. Обчислювальна система 128 KB
  Загальна характеристика теми. Правила техніки безпеки в кабінеті ПЕОМ. Інформатика. Поняття інформації. Інформація і шум. Інформаційні процеси. Інформація й повідомлення.
58798. Операційні системи 126 KB
  Робочий стіл. Основні об’єкти Windows. Виділення об’єкта. Операції, властивості та основні команди для роботи з об’єктами. Контекстне меню об’єкта. Ярлики та їх призначення.
58799. Основи роботи з дисками 144.5 KB
  Загальна характеристика теми. Форматування диска. Діагностика та дефрагментація дисків. Відновлення інформації на диску. Правила записування та зчитування інформації з дискет.
58800. Текстовий редактор 190 KB
  Системи опрацювання текстiв i їх основнi функцiї. Завантаження текстового редактора. Iнтерфейс редактора. Інформаційний рядок. Режими екрана, використання вікон.
58801. Графічний редактор 708 KB
  Загальна характеристика теми. Машинна графiка. Графiчний екран. Система опрацювання графiчної інформації. Вказiвки малювання графiчних примiтивiв при роботi з редактором. Типи графічних файлів.
58802. Електронні таблиці 280.5 KB
  Навчальна. Охарактеризувати нову тему, висвітлити її роль в курсі інформатики. Ввести поняття електронна таблиця. Ознайомити учнів з програмами опрацювання ЕТ, правилами введення та редагування інформації в ЕТ, способами форматування ЕТ.
58803. Системи управління базами даних (СУБД) 156.5 KB
  Бази даних. Фактографічні й документальні БД. Iєрархiчна, мережева, реляцiйна модель бази даних. Основнi елементи та об’єкти бази даних: поле, запис, файл. СУБД.
58804. Прикладні програми навчального призначення 57.5 KB
  Програмні засоби навчального призначення. Програмні засоби для підтримки навчання іноземної мови, інформатики, біології.