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

54643. Единый Всеукраинский Олимпийский урок 227.5 KB
  1 ведущая: 28 веков над землёй пронеслись И теперь до сих пор Слышен стук колесниц Праздник спорта живёт И огонь не погас Олимпийские игры Славит Пегас 2 ведущий: В живописной долине Средь статуй Богов Собирались атлеты Элитных кругов И спортивная песня От века до века Захватила и скифа и тавра и грека Греческий танец исполняют учащиеся 1011классов 1 ведущая: Но до...
54644. Розв'язування вправ та задач на додавання, віднімання та множення натуральних чисел 185.5 KB
  Цього разу щоб отримати підказку вам необхідно розвязати таке завдання на картці. Молодці Отримуйте свою відгадку Катерина Серебрянська художня гімнастика 1996 рік літня олімпіада Лілія Підкопаєва спортивна гімнастика 1996 рік літня олімпіада Рустам Шарипов спортивна гімнастика 1996 рік літня олімпіада Хто же наступний Візьміть аркуш який лежить у кожного на парті. Розв'язання: 28  45 1260 114 448  25 1374 11200 12574 Відповідь: 12574 Тимур Таймазов важка атлетика 1996 рік літня олімпіада Розвяжемо...
54645. Характеристика олигополии 20.84 KB
  Экономисты обозначают условия, в которых протекает рыночная конкуренция, термином рыночная структура. Структура рынка определяется количеством и размерами фирм, характером продукции, легкостью входа на рынок и выхода из него, доступностью информации
54647. На божественному Олімпі. Сценарій новорічного свята 85 KB
  Дійові особи: Чарівник Зевс Посейдон Аїд Уранія Кліо Калліопа Мельпомена Ерато Полігімнія Талія Терпсіхора Евтерпа Астролог Історик Оратор. На троні сидить Зевс. Учитель: Ой знову щось не те Зевс: Ох і нудно ж отут самому у піднебессі Чи подивитися на Землю що там смертні роблять. Чути звуки кроків О таки йдуть Посейдон і Аїд: Привіт тобі брате громовержцю Зевс: Привіт і вам Проходьте будь ласка.
54648. МИ - ОЛІМПІЙЦІ 199.5 KB
  Мета: популяризація олімпійських видів спорту; пропаганда здорового способу життя; формування моральних якостей.
54649. Sport Events. Olympic Games 468.5 KB
  Dear pupils. I am glad to see you here. I am sure you are ready for active work. Our topic today is “Sport. Olympic Games”. By the end of the lesson you should learn more about International Olympic Movement and about Olympic Games and the first marathon. I see that you are happy and you know it because your faces surely show it. So let’s sing one of our favourite songs.
54650. Розв’язання задач підвищеної складності у процесі підготовки учнів до олімпіад із фізики 1.25 MB
  Опанування учнями середньої школи знань із фізики потребує розвязання задач. Таким чином формуються допитливість самостійність інтерес до навчання розвивається вміння аналізувати явища.
54651. РУКОВОДСТВО ПО КОМПЬЮТЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ЗАЩИТЕ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ БОЛЬШИХ БОССОВ 816 KB
  Но почему ты думаешь что защита твоей собственной информации любой деловой или личной это менее интимное дело Увы друг мой защита твоей информации или хотя бы чёткое понимание того что это такое и как подобная защита должна строиться это ТВОЁ ЛИЧНОЕ ДЕЛО Не Cos Nоstr хотя твои проблемы могут стать и Нашим Делом тоже а Cos Tu Твоё Дело Разумеется тебе не хочется вникать во все эти тонкости. В этом конечно есть определённая лоrика однако безопасность твоей информации это и есть Большая Проблема уверяю тебя. Но они...