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

3 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

8298. Преподавание и воспитание в высшей школе: Методология, цели и содержание, творчество 991 KB
  В книге содержатся сведения по различным сторонам деятельности преподавателя современного вуза. Особое внимание уделяется воспитательной работе, способствующей становлению личности студента как субъекта культуры, и творчеству преподавателя. Рассматр...
8299. Педагогика как наука о воспитании и развитии личности 929.5 KB
  Педагогика слово греческого происхождения (пейда - дитя, гогос - вести), буквально оно переводится как деторождение, детовождение или искусство воспитания. В Древней Греции педагогос называли раба, который занимался обучением и воспитанием..
8300. Інформатика. Курс лекцій 7.4 MB
  Навчальний предмет ІНФОРМАТИКА - це нормативна дисципліна з підготовки бакалаврів - майбутніх податківців за напрямом Економіка і підприємництво. Предмет дисципліни - засоби автоматизації інформаційних процесів обробки та використання економічної інформації...
8301. Конспект лекцій з патологічної фізіології 647.5 KB
  Предмет і завдання патологічної фізіології, та її місце в системі підготовки лікаря ветеринарної медицини. Методи патологічної фізіології. Історія розвитку патологічної фізіології та огляд теорій про походження хвороб...
8302. Активізація суспільних та політичних рухів на початку ХХ століття 52.5 KB
  Тема уроку. Активізація суспільних та політичних рухів на початку ХХ століття. Мета: пояснити причинно-наслідкові звязки та перебіг суспільно-політичний рухів на початку ХХ століття розвивати аналітичні вміння при вивченні всесвітньої історії...
8303. Основи охорони праці, техніка безпеки 878 KB
  Дисципліна Основи охорони праці займає особливе положення у формуванні майбутніх фахівців харчової промисловості. Її особливість полягає у нормативному характері знань та умінь фахівців, які спрямовані на збереження здоровя і працездатності людини у процесі трудової діяльності...
8306. Система органів виконавчої влади в Україні 68 KB
  Система органів виконавчої влади в Україні З метою управління економікою всієї країни, реалізації функцій у різних сферах виконавчо-розпорядчої діяльності в державі діє розгалужена і різноманітна система органів виконавчої влади, які утворюються зал...