Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
им. В.И. Ульянова (Ленина)»
кафедра физики
Отчет по лабораторной работе № 14 исследование внутреннего фотоэффекта
Выполнила: Конунников Г. А.
Группа № 0501
Преподаватель: Иманбаева Р. Т.
Вопросы |
Задачи ИДЗ |
Даты коллоквиума |
Итог |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
20 |
23 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
||||||||||
|
||||||||||
|
||||||||||
|
Санкт-Петербург, 2021
Лабораторная работа № 14 исследование внутреннего фотоэффекта
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение зависимости фототока в сернистом свинце от напряжения и освещенности.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: Схема установки для исследования внутреннего фотоэффекта изображена на рис. 1, где ФС – фотосопротивление (типа ФС – Al); PU – вольтметр; РА – микроамперметр; R – реостат; SЭ эталонная лампа накаливания. Фотосопротивление и лампа установлены на оптической скамье.. Экспериментальная установка представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема установки
ИССЛЕДУЕМЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ:
Объектом исследования является фотосопротивление (рис. 2) – тонкий слой 1 полупроводникового материала, нанесенный на изолирующую пластинку 2. На краях слоя расположены электроды 3. Вся конструкция монтируется в пластмассовый корпус 4.
При отсутствии освещения в цепи протекает темновой ток IТ, зависящий от приложенного напряжения и темнового сопротивления. При освещении ток I в цепи больше темнового тока IТ. Разность IФ = I – IТ составляет фототок. Характеристиками фотосопротивления являются интегральная чувствительность, зависимость чувствительности от длины волны падающего излучения (спектральная характеристика) и от освещенности (световая характеристика), рабочее напряжение, темновое сопротивление. Интегральная чувствительность в общем случае вычисляется как отношение фототока Iф к освещенности E: = Iф/Е.
Рисунок 2 – Фотосопротивление
Величина фототока зависит не только от лучистого потока, но и от приложенного напряжения U, поэтому при задании чувствительности необходимо пользоваться понятием удельной чувствительности:
|
(1) |
где = SE – световой поток, падающий на фотосопротивление, S – площадь его поверхности, E – ее освещенность. Для точечного источника E = J/r2,
где J – сила света источника. Поэтому зависимость фототока от освещенности может быть представлена как:
|
(2) |
где S – площадь сечения полупроводникового слоя, l – расстояние между электродами, C1 = CJγ. Логарифмируя полученное выражение придем к линейной зависимости.
|
(3) |
Контрольные вопросы
20. Что такое фотон. Энергия, масса и импульс фотона.
Ответ:
Фотон – это фундаментальная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле – света) в виде поперечных электромагнитных волн и переносчик электромагнитного взаимодействия.
Энергия фотона определяется уравнением (4):
E = |
(4) |
где – постоянная Планка , – скорость света, – длина волны.
Импульс фотона определяется уравнением (5):
p = |
(5) |
где – энергия фотона, – скорость света.
Масса фотона теоретически равна 0, практически .
23. Что такое фоторезистор и как меняются его свойства под действием света?
Ответ:
Фоторезистор — полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при облучении светом.
Примерную зависимость сопротивления от освещенности представлена на рисунке 3:
Рисунок 3 – Зависимость сопротивления от освещенности
Здесь показано, как изменяется ток при определенном напряжении в зависимости от количества света, где Ф = 0 – темнота, а Ф3 – яркий свет. На рисунке 4 приведено изменение тока при постоянном напряжении, но изменяющейся освещенности:
Рисунок 4 – Изменение тока при постоянном напряжении
На рисунке 5 показана зависимость сопротивления от освещенности:
Рисунок 5 – Сопротивления от освещенности