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

78541. Использование добавки из пивной дробины в производстве мучных кондитерских изделиях изделий 1.12 MB
  Между распространением многих болезней цивилизации и нарушениями питания четко установилась взаимосвязь. Это, как свидетельствуют многочисленные исследования, обусловлено отрицательным изменением структуры и качества питания, выражающимся в резком увеличении потребления продуктов с высокой...
78543. Проект котельной участка №3 Орехово-Зуевской теплосети 478.28 KB
  Но экономический кризис последних лет существенным образом затронул и этот комплекс. Производство первичных энергоресурсов в 1993 г. составило 82% от уровня 1990 и продолжало падать. Уменьшение потребления топлива и энергии, обусловленное общим экономическим спадом...
78546. Учимся жить дружно 45.5 KB
  Цель классного часа - формирование добрых отношений между детьми в классе, развитие стремления быть терпимым в обществе людей, воспитания уважения к одноклассникам.
78547. Знай, люби, бережи природу рідного краю 4.85 MB
  Змістові питання Розкрити цінності природи для людини Показати різноманітність кімнатних рослин Скласти правила догляду за кімнатними рослинами Визначити рослини в народній творчості Визначити групи птахів за способом живлення та місцем проживання...
78548. Жива природа 184.5 KB
  Когнітивні рівні Конкретизовані навчальні цілі Перелік завдань –запитань які забезпечують досягнення конкретних цілей Навчальне методичне забезпечення Знання формулює визначення поняття природа; знає що таке жива і нежива природа; називає основні 5 царств живої природи...
78549. Гриби та дроб’янки 2.61 MB
  Формування предметних компетентностей: формувати в учнів поняття: гриби дроб’янки бактерії з’ясувати чому це окремі царства живої природи; знайомити дітей із найпоширенішими видами їстівних та отруйних грибів; прослідкувати вплив корисних та хвороботворних бактерій на довкілля...