Студопедия — Теоретическое введение. Цель работы: изучение принципа работы фотоэлемента и определение его чувствительности.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Теоретическое введение. Цель работы: изучение принципа работы фотоэлемента и определение его чувствительности.






 

Лабораторная работа 91

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

ФОТОЭЛЕМЕНТА

Цель работы: изучение принципа работы фотоэлемента и определение его чувствительности.

Приборы и материалы: Лабораторная установка для изучения зависимости фототока от освещенности, включающая в себя полупроводниковый фотоэлемент, лампочку накаливания, источник питания (понижающий трансформатор), стрелочный гальванометр. Лист миллиметровой бумаги.

Теоретическое введение

Фотоэлемент представляет собой устройство, в котором в результате поглощения энергии падающего на него света возникает ЭДС или электрический ток.

В фотоэлементах используется явление фотоэффекта, заключающееся в выбивании электронов с поверхности твердых тел под действием падающего излучения. Это явление носит название внешнего фотоэффекта.

Фотоэффект называется внутренним, если электроны не покидают твердое тело, а остаются внутри него в качестве свободных зарядов, участвующих в создании в нем электрического тока. Внутренний фотоэффект наблюдается в полупроводниках. [ ] Энергия падающего на полупроводник света расходуется на перенос электронов из валентной зоны в зону проводимости (см. [1]). Роль работы выхода электронов из тела при внешнем фотоэффекте играет здесь ширина запрещенной зоны полупроводника , которая определяет минимальную частоту света , ниже которой фотоэффект не наблюдается. Эта частота называется красной границей фотоэффекта и находится из условия:

.

В данной лабораторной работе исследуется сернисто-серебряный фотоэлемент, схематически изображенный на рис. 91.1. Верхний полупрозрачный электрод 1 представляет собой очень тонкий слой проводника (металлического серебра), нанесенный испарением в вакууме на слой полупроводника 3 (сернистого серебра). Между проводником и полупроводником образуется промежуточный слой 2, называемый запорным слоем. Запорный слой обладает свойством пропускать электроны только в одном направлении (в нашем случае от металла к полупроводнику), т.е. является электронным вентилем. При освещении фотоэлемента световая энергия частично поглощается электронами металлического полупрозрачного электрода, а частично - электронами полупроводника.

Благодаря вентильным свойствам запорного слоя энергетически обогащенные электроны при своем хаотическом движении чаще переходят из металла в полупроводник, чем в обратном направлении. Таким образом, падающий на фотоэлемент свет вызывает движение электронов внутри фотоэлемента от верхнего электрода 1 через запорный слой 2 к полупроводнику 3 и нижнему электроду 4. В результате этого на верхнем электроде фотоэлемента появляется избыточный положительный, на нижнем электроде – избыточный отрицательный заряд. В замкнутой цепи, изображенной на рис. 91.1, фотоэлемент выступает в роли источника тока (фототока), сила которого зависит от освещенности поверхности фотоэлемента – чем она больше, тем больше фототок. Количественной характеристикой этой зависимости служит чувствительность фотоэлемента . Она показывает быстроту изменения фототока с ростом интенсивности света и численно равна отношению приращения фототока к приращению светового потока , падающего на фотоэлемент:

. (91.1)

Световым потоком через поверхность называется энергия электромагнитного излучения , переносимая светом через эту поверхность за единицу времени:

. (91.2)

Световой поток, приходящийся на единицу поверхности при нормальном падении света, называется освещенностью этой поверхности:

. (91.3)

В свою очередь, освещенность выражается через силу света , испускаемого источником света:

, (91.4)

где расстояние от источника до освещаемой им поверхности.

Сила света измеряется в канделах*):

Кд;

освещенность – в люксах:

лк;

световой поток – в люменах:

лм.

Согласно (91.4), освещенность поверхности составляет 1 лк, если источник света силой 1 кд находится от нее на расстоянии 1 м:

1 лк = 1 кд / 1 м2.

*) Единица силы света - кандела - является одной из основных единиц системы СИ. 1 Кд – сила света, испускаемого с поверхности м2 полного излучателя в направлении нормали при температуре плавления платины К и давлении 101325 Па.

Такая освещенность наблюдается в случае, когда световой поток в 1 лм падает нормально на поверхность площадью 1 м2:

1 лк = 1 лм / 1 м2.

Чувствительность фотоэлемента (ее среднее значение в некотором интервале освещенностей) можно найти по графику зависимости силы фототока от светового потока Ф (см. рис. 91.3):

.

Чувствительность измеряется силой фототока , выраженного в амперах (А), обусловленного световым потоком Ф в 1 лм. Единица ее измерения

А / лм.







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 503. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Условия, необходимые для появления жизни История жизни и история Земли неотделимы друг от друга, так как именно в процессах развития нашей планеты как космического тела закладывались определенные физические и химические условия, необходимые для появления и развития жизни...

Метод архитекторов Этот метод является наиболее часто используемым и может применяться в трех модификациях: способ с двумя точками схода, способ с одной точкой схода, способ вертикальной плоскости и опущенного плана...

Примеры задач для самостоятельного решения. 1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P   1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P...

Меры безопасности при обращении с оружием и боеприпасами 64. Получение (сдача) оружия и боеприпасов для проведения стрельб осуществляется в установленном порядке[1]. 65. Безопасность при проведении стрельб обеспечивается...

Весы настольные циферблатные Весы настольные циферблатные РН-10Ц13 (рис.3.1) выпускаются с наибольшими пределами взвешивания 2...

Хронометражно-табличная методика определения суточного расхода энергии студента Цель: познакомиться с хронометражно-табличным методом опреде­ления суточного расхода энергии...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия