42347

Определение световой характеристики и интегральной чувствительности фотосопротивления

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: определение световой характеристики и интегральной чувствительности фотосопротивления. Ф 1 где Ф световой поток; В чувствительность как одна из важнейших характеристик фотосопротивления. Проводимость фотосопротивления в сильной степени зависит от величины падающего на него светового потока внутренний фотоэффект. При освещении поверхности фотосопротивления лучистым потоком Ф ток возрастает так как увеличивается число носителей тока.

Русский

2015-01-27

59 KB

4 чел.

Лабораторная работа 8.2.

ИЗУЧЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА

Библиографический список

Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1985.

Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1988. Т. 3.

Цель работы: определение световой характеристики и интегральной чувствительности фотосопротивления.

Приборы и принадлежности: лабораторная установка «Изучение внутреннего фотоэффекта».

Описание метода и экспериментальной установки

Световая характеристика фотосопротивлений не является линейной, что свидетельствует о сложном характере явлений, происходящих при внутреннем фотоэффекте.

Практически в большинстве случаев между фототоком Iф и световым потоком существует зависимость типа

Iф = В . Ф         (1)

где Ф - световой поток; В - чувствительность как одна из важнейших характеристик фотосопротивления. Если измерения ведутся в белом свете (сплошной спектр), то В - интегральная чувствительность. Если источник дает монохроматический свет, то В - спектральная чувствительность.

Проводимость фотосопротивления в сильной степени зависит от величины падающего на него светового потока (внутренний фотоэффект). Если фотосопротивление включено в электрическую цепь и затемнено, то величина тока, текущего по цепи, а следовательно и в фотосопротивлении, называется темновым током (I0). При освещении поверхности фотосопротивления лучистым потоком Ф, ток возрастает, так как увеличивается число носителей тока. С возрастанием потока Ф увеличивается и значение тока I 

Разность между световым и темновым током дает значение фототока (Iф):

Iф = I  I0          (2)

Величина Iф, измеренная при определенных условиях, является важной характеристикой фотосопротивления.

Экспериментально было установлено, что возрастание фототока отстает от возрастания светового потока.

Световая характеристика определяет зависимость фототока от светового потока Iф = f(Ф) при постоянном напряжении. Производная dIф/dФ в каждой точке световой характеристики называется интегральной чувствительностью (рис.1).

Так как фототок зависит не только от лучистого потока, но и от величины приложенного напряжения, определение интегральной чувствительности теряет всякий смысл без указания напряжения (100 - 200 В), для которого эта величина определена. Установка, используемая для снятия световой характеристики (рис. 2), состоит из фотосопротивления 1, соединенного с микроамперметром 2 и источником тока. Около фотосопротивления расположен диск 3 с отверстиями, с помощью которых изменяется величина светового потока, падающего на фотосопротивление. В качестве осветителя используется лампа, помещенная в непрозрачный цилиндр с отверстием 4 .

Приняв лампу за точечный источник света для освещенной поверхности, находящейся от нее на расстоянии R = R1 + R2 можно записать закон освещенности

где R1 - расстояние от лампы до отверстия в цилиндре;

IК  - сила света лампы, кд;

R2  - расстояние от отверстия до фотосопротивления.

Световой поток, падающий на фотосопротивление, будет равен произведению освещенности на площадь отверстия в диске

где r - радиус отверстия.

Обозначив постоянные через К, имеем

Ф = K·IK ·r2,

где                    

Порядок выполнения работы

  1.  Ознакомиться с устройством установки.
  2.  Повернуть диск 3, установить против фотосопротивления отверстие c наименьшим диаметром.
  3.  Включить цепь фотосопротивления с помощью тумблера К2. Записать показание микроамперметра (темновой ток  I0).
  4.  Включить осветитель (220 В) с помощью тумблера К1.
  5.  Записать показания микроамперметра.
  6.  Установить против фотосопротивления следующее отверстие диска и записать соответствующее показание микроамперметра.
  7.  Повторить указанное в п.6 для всех отверстий диска.
  8.  По формуле (4) рассчитать световые потоки, соответствующие каждому отверстию.
  9.  Построить световую характеристику фотосопротивления   Iф = f(Ф).
  10.  Для каждого значения Ф рассчитать интегральную чувствительность  в  μА/лм. 
  11.  Полученные данные занести в предлагаемую таблицу.

Темновой ток I0 =         Сила света 15 кд (15 кд = 15 св)

Номера отвер-стий

Радиусы отвер-стий, мм

Световой поток Ф, лм

Сила света IК, кд

Фото-ток I, μА

Интегра-льная чувствительность B, μА/лм


Задание

Записать вывод относительно функции  Iф =f(Ф).

Контрольные вопросы

  1.  Дать определение внутреннего фотоэффекта.
  2.  Важнейшие параметры, характеризующие полупроводниковые сопротивления: интегральная и спектральная чувствительности, вольтамперная характеристика, постоянная времени, рабочее напряжение, световая характеристика  Iф = f(Ф)  и др. Дать их определение.
  3.  Назвать примеры применения полупроводников.
  4.  Объяснить физическую причину зависимости  Iф = f(Ф).   
  5.  Сформулируйте закон освещенности.  
  6.  Объяснить, зачем к фотосопротивлению подводят напряжение?
  7.  Объясните формулу проводимости фотосопротивления:

  1.  Что такое зонная диаграмма проводника, полупроводника и диэлектрика?
  2.  Какие процессы происходят в полупроводнике при поглощении фотона?
  3.  Запишите закон сохранения энергии для внутреннего фотоэффекта.

PAGE  14


Ф

ис.1  Световая   характеристика фотосопротивления

Рис.2. Схема экспериментальной установки

I = 15св

4

3

2

1

Чувствит.

R1

К2

К1

Фототок,

мкА


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3407. Расчет крыльевого профиля 122 KB
  Расчет крыльевого профиля. Варианты заданий Все профили симметричные с хордой в = 150 мм и максимальной толщиной с = 14 мм. Параметры потока обтекающего крыловой профиль № варианта № профиля M P(МПА) T(K) k угол атаки угол атаки угол атаки 1 1 3.6 0...
3408. Геометрический расчет и конструирование зубчатых колес 2 MB
  Геометрический расчет и конструирование зубчатых колес Геометрический расчет выполняется в минимальном объеме. Определению подлежат: делительные d1 и d2 и начальные dw1 и dw2 диаметры колес; коэффициенты смещения X1 и X2; диаметры окружностей вершин...
3409. Hазработка технологического процесса штамповки шестерни 165.22 KB
  В данной курсовой работе представлена разработка технологического процесса штамповки шестерни. Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части. В пояснительной записке выбирается метод штамповки, и метод нагрева заготов...
3410. Краны башенные. Строение и назначение 113.09 KB
  Назначение башенных кранов. Башенные краны широко применяются в гражданском, промышленном, энергетическом и гидротехническом строительстве для монтажных работ и работ по вертикальному и горизонтальному перемещению различных грузов. Если на строитель...
3411. Быстрорежущие стали 65.05 KB
  Классификация быстрорежущих сталей Быстрорежущие стали широко применяют для изготовления режущего инструмента, работающего в условиях значительного силового нагружения и нагрева (до 600–640 °С) режущих кромок. К этой группе сталей относятся...
3412. Исследование электромеханических свойств двигателя постоянного тока независимого возбуждения 306 KB
  Исследование электромеханических свойств двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Исследовать влияние сопротивления цепи якоря, напряжения питания и магнитного потока на электромеханические и механические свойства двигателя постоянного тока независимого возбуждения, а также изучить способы изменения направления вращения якоря двигателя, построить естественные и искусственные характеристики двигателя.
3413. Тепловой расчет двигателя на режиме максимальной мощности 938.05 KB
  Целью курсового проекта по дисциплине «Автомобильные двигатели» является закрепление знаний, полученных студентами при изучении всех разделов дисциплины. В первой части проекта требуется произвести тепловой расчет двигателя на режиме максим...
3414. Электростатическое поле 336.5 KB
  Электростатическое поле. Электрические заряды, их свойства и классификация. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции электрических полей. Поток вектора. Теорема Гаусса для потока вектора  и ее...
3415. Электричество и магнетизм. Колебания и волны 392 KB
  Учебное пособие включает программу по второй части курса физики «Электричество и магнетизм. Колебания и волны», перечень теоретических вопросов и типовых задач по каждой теме для подготовки к семинарским занятиям, собеседованиям, экзаменам и контрол...