2. Експериментальна частина

Рис.8

Схема установки показана на рис.8. Вона складається з електромотора (ЕМ), блоку живлення (БЖ), досліджуваного фотоопору типу ФСК-1 чи ФСК-3, стабілізуючого випрямляча (ВС) і електронного осцилографа (ЕО).

Для модуляції світлового потоку, що падає на фотоопір, на вісь мотора насаджено диск Д с симетричними секторними вирізами. Освітлення фотоопору здійснюється від електричної лампочки S, світло від який фокусується на фотоопір лінзою Л.

Якщо на фотоопір подати деяку напругу від випрямляча, потім освітити ФСК модульованим світлом, то в ділянці фоторезистора виникне релаксуючий фотострум, що створює на опорі R, включеному послідовно з ФСК, спадання напруги. Зміна спадання напруги відповідає змінам фотоструму, тобто відображає залежність концентрації фотоносіїв струму від

часу при освітленні і затемненні фоторезистора. Ця напруга подається на вертикальний вхід осцилографа. У результаті на екрані виникає релаксація фотоструму, аналогічна до кривої на рис.7. Зазначимо, що внаслідок дії переривача світла фотострум під час затемнення зменшується до деякого значення і не встигає досягти нуля –рис.7.

Рис.9

Використовуваний у роботі переривач світла уявляє собою диск із чотирма (N=4) рівновіддаленими секторними вирізами з кутом a=45⁰ кожний (рис.9). Швидкість обертання диска n=20 об/с. Тоді тривалість затемнення Dt=1/8*1/20 = 6.25*10^-3с. У той же час на екрані осцилографа крива загасання фотоструму займе деяку ділянку довжиною Dl (довжина ділянки АВ - (див рис.7), виражену у мм. У зв'язку з цим нам необхідно визначити ціну поділки t₀ осцилографа, тобто визначити, скільки секунд міститься в одному мм на екрані осцилографа. Для цього вирішуємо пропорцію:

Dt(с)¾¾¾Dl(мм)

t₀(с)¾¾¾ 1(мм)

Звідси

t₀=Dt/ Dl чи t₀=6.25× 10^-3/ Dl (с/мм). (6)

Порядок проведення вимірів

• Включаємо в мережу осцилограф і випрямляч. Даємо прогрітися приладам протягом декількох хвилин і потім фіксуємо положення нульової лінії на екрані осцилографа.

• Включаємо електричну лампочку й електромотор. Регулюючи ручкою “Синхронізація частоти” на панелі осцилографа, домагаємося стабільного зображення кривої релаксації на екрані осцилографа. Знову фіксуємо положення нульової лінії на екрані осцилографа (лінія CD - рис.7). По різниці положень даної та попередньої лінії знаходимо поправку Di_ф.

• Знімаємо копію осцилограми на кальку чи будь-який інший прозорий папір.

Обробка результатів вимірів

• 

  Рис.10.

  Визначаємо ширину інтервалу Dl у мм, на який простирається крива загасання фотоструму і по формулі (6) обчислюємо ціну поділки t₀.

• На кривій загасання фотоструму вибираємо 8-10 точок і знімемо їхні координати (l, i_ф), де l – горизонтальна координата в мм, а , i – сила фотоструму в умовних одиницях. Результати заносимо в таблицю.

• Переводимо значення l у секунди, множачи на ціну поділки t₀.

• Вносимо поправку Di_ф, логарифмуємо значення сили фотоструму і будуємо графік залежності lni_ф від t (рис.10). У цих координатах повинна вийти пряма, рівняння якої випливає з виразу (5):

lni_ф=lni_ст – t/t (7)

Для визначення часу життя t нерівновагих носіїв струму запишемо вираз (7) для двох яких-небудь точок і візьмемо різницю отриманих виразів. В результаті одержимо:

Обрані точки повинні лежати на прямій (див. рис.10)

t₀=..., Di_ф=... Таблиця

№	l, мм	I	Фотострум iф=i+Diф	ln iф	t=t0l, с
1 … 10