Описание установки
Основные детали конструкции вентильных
фотоэлементов показаны на рисунке 7.3.
Нижний электрод (1), представляет собой
прочную металлическую пластину. На него
наносится полупроводник (2-3).
Затем нижний электрод с нанесенным на
него полупроводниковым слоем подвергается
соответствующей обработке. Цель этой
обработки заключается в создании в
толще полупроводника
перехода (2-3), играющего основную роль
в осуществлении фотоэлектрических
процессов. На наружную поверхность
полупроводникового слоя наносится
верхний металлический электрод (4),
представляющий собой настолько тонкий
слой металла, что он обладает способностью
пропускать свет.
Д
ля
предохранения фоточувствительной
поверхности фотоэлемента от вредного
влияния окружающей среды, она покрывается
пленкой прозрачного лака (5). Фотоэлемент
помещается в пластмассовую оправу (6) с
окошком для света.
Схема лабораторной установки представлена на рисунке 7.4. Источник света (1), светофильтр (2), диафрагма (3), фотоэлемент (4) устанавливаются соосно при помощи оптической скамьи (7). К фотоэлементу для измерения фототока подключен гальванометр (6) через магазин резисторов (5).
Выполнение работы Задание 1. Построение световой характеристики фотоэлемента
Как отмечалось выше, световой характеристикой называется зависимость фототока от падающего светового потока в режиме короткого замыкания.
Работу рекомендуется выполнять в следующем порядке:
Собрать установку без светофильтра и диафрагмы.
. Установить режим короткого замыкания, т.е.
в магазине резисторов.Установить фотоэлемент и источник света на максимальном расстоянии друг от друга.
Включить источник света.
Перемещением фотоэлемента убедиться, что во всех точках оптической скамьи фотоэлемент находится в центре светового поля. Если это не так, произвести необходимую регулировку.
Вернуть фотоэлемент на максимальное расстояние от источника света.
Приближая фотоэлемент к источнику света, произвести измерения фототоков в точках оптической скамьи, отстоящих друг от друга на расстоянии 5 см. Одновременно измерять расстояния
от источника света до фотоэлемента.
Результаты занести в таблицу.Вычислить световые потоки для всех
.Построить график зависимости
,
т.е. световую характеристику.
Задание 2. Изучение работы фотоэлемента в цепи с нагрузкой
Для выполнения этого задания необходимо
построить зависимости
при различных сопротивлениях
,
включенных в цепь фотоэлемента. Работа
должна выполняться так же как и задание
1, но последовательно с гальванометром
должен быть включен резистор. Необходимые
значения
устанавливаются при помощи магазина.
Работу необходимо выполнить при 3-5
различных значениях
.
Воспользовавшись законом Ома для полной
цепи, оцените по результатам измерений
внутреннее сопротивление фотоэлемента.
Задание 3. Изучение чувствительности фотоэлемента
Напомним, что чувствительностью
фотоэлемента называется отношение
фототока
к падающему световому потоку
:
(5)
Обычно чувствительность фотоэлемента
определяется в режиме короткого
замыкания,то есть при
сопротивлении
магазина равном нулю. Рабочей формулой
для выполнения задания 3 является формула
(6). В соответствии с этим рекомендуется
порядок выполнения задания, приведенный
ниже.
Собрать установку по рисунку 7.4 без светофильтра.
Установить сопротивление магазина равным нулю.
Включить лампу осветителя.
Установить диафрагму непосредственно перед фотоэлементом и записать ее диаметр.
Установить фотоэлемент на максимальном расстоянии от источника света.
Измерить по микроамперметру величину
фототока и расстояние до источника
света.Приближая фотоэлемент к источнику света,произвести измерения по пункту 6 при одной и той же диафрагме не менее 6 раз.
По формуле (6) вычислить значения
для
всех опытов и вычислить среднее значение
, (8)
где
- число опытов по определению
.
Вычислить эмпирический стандарт среднего
по формуле:
(9)
Сменить диафрагму. С новой диафрагмой произвести измерения и их обработку,как описано в пунктах 5-9.
Сравнить значения чувствительности фотоэлемента, полученные в двух сериях опытов.