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

41888. Создание базы данных «Накладные» 239.81 KB
  Имя поля Тип данных Размер поля ИНН Текстовый 15 Получатель Текстовый 25 Адрес Текстовый 50 ключевое поле в таблице 6 Определите ключи таблиц для чего выделите ключевое поле поля и щелкните мышью по кнопке Ключевое поле на вкладке Конструктор. Таблица Товар Имя поля Тип данных Размер поля Товар Текстовый 15 Ед_измерения Текстовый 8 Цена денежный Таблица Накладные Имя поля Тип данных Размер поля Номер Счетчик Дата дата время ИНН Текстовый 15 Таблица Отпущено Имя поля Тип данных Размер поля Номер Числовой...
41890. Программы – архиваторы ОС MS-DOS (zip, arj,rar) и ОС семейства WINDOWS(winzip, winrar) 724.5 KB
  Функции архивирования и разархивирования встроены в файловую систему компьютера и доступны из программы «Проводник». На Вашем компьютере должна быть установлена одна из выше перечисленных программ-архиваторов. Обычно это WinRAR или WinZIP.
41891. Информатика и вычислительная техника. Информационные технологии и системы 92.45 KB
  Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов высших учебных заведений обучающихся по направлениям 230100 Информатика и вычислительная техника и 230200 Информационные технологии и системы Москва 2013 Оглавление Лабораторная работа № 1 Стандартные типы данных и выражения 3 Задание 1 3 Задание 2 4 Лабораторная работа № 2 Алгоритмизация линейных вычислительных процессов 10 Задание 1. 10 Задание 2. 10 Задание 3. 10 Задание 4.
41892. Структура документа и ввод данных. Лабораторные работы в MS Excel 2007 610.52 KB
  На втором листе книги расположите таблицу приведенную на рис. На третьем листе книги разместите таблицу приведенную на рис. Занесите информацию о расширениях файлов Excel в Office 2007 в табличную область первого листа книги и запомните эти расширения. После открытия окна "Microsoft Excel" активизируйте справочную систему (F1) и выберите в Обзоре справки Excel пункты Управление книгой – Управление файлами - Общие сведения о новых расширениях имен файлов и XML-форматов Office.
41893. Таблицы MS Excel 2007. Лабораторные работы в MS Excel 2007 403.81 KB
  Заполните диапазон А1:F10 данными по образцу приведенному на рис. Рис.а Рис. После преобразования в таблицу диапазон представлен на рис.
41894. Списки. Фильтрация данных. Связывание таблиц. Лабораторные работы в MS Excel 2007 1.43 MB
  Введите таблицу приведенную на рис. Рис. Введите таблицу представленную на рис. Активизируйте лист с исходной таблицей рис.
41895. ПРИНЦИПЫ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭВМ. КОМАНДЫ MS DOS 683.51 KB
  В зависимости от варианта ответа DOS реагирует на возникшую ошибку поразному: аварийное завершение выполнения программы или команды выдавшей запрос; R повтор операции; F завершение выполнения операции и возврат кода ошибки; программа продолжает выполняться. Временный приостанов выполнения команды или программы например вывода информации на экран дисплея осуществляется нажатием клавиши Puse. Общие положения Тестовые программы используются для идентификации конфигурации компьютера его системных ресурсов а также для его диагностики...
41896. Emissions of combustive-lubricating materials stocks 32.01 KB
  146; Gross emissions: M=PT103 ton yer P emission per hour P is P1 or P2 T ctive time of source which cn be clculted for litting up: T=V p103 hour yer Where p= 300 m3 hour for gs; p=30 m3 hour for petrol; p=30 m3 hour for diesel fuel Min chrcteristics of wsters ccording to prgrph 17 of the lw On wstes producer determines composition nd chrcteristics of production wstes nd degree of their dnger for environment nd mn's helth. The dnger degree is coordinted with executive uthorities. Degree of dnger is chrcterized by the clss of...