Описание установки

Кремниевый вентильный фотоэлемент представляет собой вырезанную из монокристалла пластинку кремния n-типа, на поверхности которой путем прогрева при температуре примерно равной 1200⁰C в парах BCl₃ сформирована тонкая пленка кремния р-типа. Фотоэлемент закреплен на оптической скамье, по которой передвигается источник света. Изменяя расстояние между поверхностью фотоэлемента и источником света, можно менять освещенность фотоэлемента. Значение освещенности E(l), соответствующее расстоянию l между осветителем и фотоэлементом, определяется по градуировочной кривой (рис.5).

Схема для исследования характеристик фотоэлемента изображена на рис. 6.

Измерение напряжения на фотоэлементе производится вольтметромPU, измерение тока, отдаваемого фотоэлементом – микроамперметром PA. Если ключ S разомкнут, то фотоэлемент работает в режиме холостого хода, если замкнут – в режиме нагрузки. Величина нагрузки регулируется магазином сопротивлений R. Чем меньше сопротивление магазина, тем нагрузка больше. При R = 0 фотоэлемент работает в режиме короткого замыкания.

Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений

Снятие световых и нагрузочных характеристик фотоэлемента.

1. Включить осветитель.

2. Разомкнуть ключом S цепь фотоэлемента (R_н = ∞) и, изменяя расстояние между осветителем и фотоэлементом, снять зависимость фото-ЭДС U_{ф хх} от освещенности E. Результаты измерений занести в таблицу 1.

3. Замкнуть цепь фотоэлемента накоротко (R _н = 0) и снять зависимость фототока I_{ф кз} от освещенности E. Результаты измерений для пяти – семи расстояний l занести в таблицу 1.

Таблица 1.

№	l, см	E, лк	Uф хх, мВ	Iф кз, мкА
1
2
3
…

4. Изменяя сопротивление R_н от ∞ до 0, снять зависимость напряжения U на фотоэлементе от тока I, потребляемого нагрузкой, для трёх различных значений освещенности E. Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2.

№	Rн, Ом	Освещённость фотоэлемента E, лк
		100				200			300
		U, мВ	I, мкА	P, нВт	U, мВ		I, мкА	P, нВт	U, мВ	I, мкА	P, нВт
1	∞
2	1∙104
3	1∙103
4	800
5	600
6	400
7	200
8	100
9	50
10	0

5. Построить графики зависимостей U_{ф хх}(Е) и I_{ф кз}(Е) (световые характеристики фотоэлемента).

6. Построить семейство нагрузочных характеристик фотоэлемента.

7. Для каждой нагрузочной характеристики найти максимальные значения мощности Р_max = (I∙U)_max , выделяющейся на нагрузке и КПД фотоэлемента

 η_max = Р_max∙Ψ / (Е∙S). (3) 8. Построить графики зависимости η _max и Р_max от освещенности Е.