6.2. Исследуемые закономерности

Объектом исследования яв­ляется фотосопротивление(рис. 6.1,а) — тонкий слой1полу­проводникового материала, нанесенный на изолирующую пла­стинку2. На краях слоя расположены электроды3. Вся кон­струкция монтируется в пластмассовый корпус4.

На рис, 6.1, бприведена схема включения фотосопротив­ления (ФС). При отсутствии освещения в цепи протекает темповой токI_т, зависящий от приложенного напряжения и темнового сопротивления. При освещении токIв цепи боль­ше темнового тока. Разность между током при освещении и темновым током составляет фототокI_ф.

Характеристиками фотосопротивления являются чувстви­тельность, зависимость чувствительности от длины волны па­дающего излучения (спектральная характеристика) и от осве­щенности (световая характеристика), рабочее напряжение, темновое сопротивление.

Чувствительность в общем случае вычисляется как отно­шение фототока I_фк лучистому потокуФ_э:

S= I_ф/ Ф_э.

Если фотосопротивление используется для регистрации излу­чения видимой части спектра, чувствительность выражают в амперах (чаше микроамперах) на люмен. Поскольку чув­ствительность фотосопротивления зависит от спектрального состава падающего излучения, при определении чувствитель­ности необходимо указывать, каким источником создавалось излучение, Для определения чувствительности фотосопротив­ления в видимой части спектра источником излучения обыч­но служит лампа накаливания с вольфрамовой нитью при температуре 2840 К.

Рис. 6.1. Устройство фотосопротивления (а) и схема его включения (б)

Величина фототока зависит не только от лучистого потока, но и от приложенного напряжения, поэтому при заданий чув­ствительности необходимо либо указывать рабочее напряже­ние U, либо пользоваться понятием удельной чувствитель­ности

S_u= I_ф/ UФ_э.

В работе исследуются:

1) зависимость темнового тока и фототока от напряжения на фотосопротивлении при постоянном световом потоке (вольтамперные характеристики);

2) зависимость фототока от освещенности (световые характеристики);

3) зависимости темнового сопротивления r_ти относитель­ного изменения сопротивленияΔr/r_тпри постоянном напря­жении от освещенности.

Зависимость фототока от освещенности фотосопротивления имеет обычно нелинейный характер, так как внутренний фотоэффект сопровождается различными вторичными явле­ниями (рекомбинацией носителей тока в объеме и на поверхности, захватом носителей, дефектами решетки и др.).

6.3. Экспериментальная установка

Экспериментальная установка для исследования внутрен­него фотоэффекта изображена на рис. 6.2, где ФС — фотосо­противление (типа ФС—Al),PU— вольтметр,РА— микроамперметр,R— реостат,S_Э— эталонная лампа накали­вания. Фотосопротивление и лампа установлены на оптиче­ской скамье.

Рис. 6.2. Схема для исследования внутреннего фо­тоэффекта

6.4. Указания по выполнению работы и содержанию отчета

1. Прикрыть шторкой фотосопротивление и снять вольтамперную характеристику темнового тока, изменяя напряже­ние на фотосопротивлении от 0 до 15 В через 3 В.

2. Установить фотосопротивление на расстоянии а= 20 см от лампы, поднять шторку и снять вольтамперную характе­ристику фототока, изменяя напряжение от 0 до 15 В. Резуль­таты измерений представить в табл. 6.1. Подобные измерения сделать также для расстояния 10 см.

Таблица 6.1. Вольтамперная характеристика фотосопротивления

Ток, мкА	Напряжение, В
	0	3	…………….				15
Темновой, Iт При освещении, I Фототок, Iф					о

a= …. см;E= … лк

Построить графики зависимости темнового тока и фототока от напряжения при двух значениях освещенности (три кривые расположить на одном чертеже). Освещенность вычислять по формуле E=J/a², гдеJ— сила света (указана на приборе),а— расстояние от лампы до фотосопротивления.

3. Снять световые характеристики фотосопротивления при напряжении 10 и 15 В. Для этого, поддерживая напряже­ние постоянным, изменять расстояние амежду фотосопротивлением и источником света от 10 до 40 см через 5 см и измерять токI; затем вычислитьI_ф = I – I_т. Результаты измерений записать в табл. 6.2.

Световые характеристики фотосопротивления
Напряжение, В		Расстояние а, см
	Ток, мкА	10	15	20	25	30	35	40
10	Темновой, Iт При освещении, I Фототок, Iф
15	Темновой, Iт При освещении, I Фототок, Iф
Освещенность E, лк

Построить график зависимости фототока I_фот освещенностиEдля двух напряжений (10 и 15 В).

4. Вычислить относительное изменение сопротивления по формуле

при постоянном напряжении и различной освещённости и по­строить график зависимости, Δr/r_тот освещенности для двух напряжений.

5. Вычислить удельную чувствительность фотосопротивления при рабочем напряжении 15 В и освещенности 100 лк.