- •Лабораторная работа №3 спектральные характеристики фотопроводимости (внутренний фотоэффект) Цель работы: 1. Познакомиться с явлением внутреннего фотоэффекта.
- •2. Измерить основные фотофизические характеристики фоторезистора: спектральную зависимость фотопроводимости, красную и синюю границу внутреннего фотоэффекта, ширину запрещенной зоны полупроводника.
- •Введение
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы
Порядок выполнения работы.
Спектральная характеристика проводимости полупроводника фоторезистора имеет пик на частоте, соответствующей ширине запрещенной зоны полупроводника. Требуется экспериментально определить энергию локализации данного спектрального максимума и сделать соответствующее заключение о ширине запрещенной зоны полупроводникового материала.
Установите на заднем выходе монохроматора фотоприемник – фотосопротивление ФС и подключите его к измерительной системе ИСК-1. Установите входную щель - 1,0 мм, выходную – 3мм... Включите лампу накаливания ЛН и установите ток лампы в пределах 1,4 - 1,5 А. Подключите вольтметры к гнездам "Uфп', "Iфп" для измерения напряжения на фотоприемнике и тока через него. Установите напряжение на фотоприемнике Uфп =10 В. Снимите спектральную характеристику фоторезистора в диапазоне 400-800нм. В области пика характеристики (700-800 нм) изменяйте длину волны с шагом 20 нм, в остальном диапазоне - с шагом 50 нм.. Результаты измерений занесите в таблицу1 Величина фототока рассчитывается по формуле (4).
IФП = K*(UBЫX - UTEMH ) (4)
К - коэффициент преобразования усилителя, мкА/В;
Uвых - напряжение на выходе усилителя (гнезда "Iфп").
Uтемн. - напряжение на выходе усилителя при перекрытом световом потоке (используется экран-заглушка).
Iлн=____, Uфп =10 В, К=__________, Uтемн=_______.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iфп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Постройте график спектральной зависимости величины фототока от длины волны зондирующего излучения. На полученном графике найдите область локализации максимума и определите, ширину запрещенной зоны полупроводника.
Контрольные вопросы
1. Какие носители заряда называют равновесными и какие неравновесными?
2. Объясните возможные переходы электронов при поглощении квантов света и рекомбинации.
3. Какой механизм генерации и рекомбинации неравновесных носителей является наиболее вероятным? Почему?
4. Какими выражениями определяется красная граница фотопроводимости для собственных и примесных полупроводников?
5. Что такое время жизни неравновесных носителей заряда? 6. Каков физический смысл понятия «квантовый выход»?
7. Объясните зависимость стационарной фотопроводимости ог интенсивности света.
8. Объясните процессы релаксации фотопроводимости при освещении прямоугольными импульсами света.
9. Каковы причины, обусловливающие существование синей границы фотопроводимости полупроводников?
10. Каковы основные характеристики фоторезисторов? Объясните типичные вольтамперные, световые, частотные и спектральные характеристики фоторезисторов.