Лабораторная работа 52. Определение спектральной чувствительности селенового фотоэлемента

В данной работе исследуется селеновый фотоэлемент (рис. 7). Он представляет собой металлическую пластинку 1 толщиной 1-2 мм, на которую испарением в вакууме наносят тонкий слой селена 2. Одним электродом селенового фотоэлемента служит эта пластинка, а другим - полупрозрачный слой золота 3, нанесенный на селен методом катодного распыления.

Селен обладает дырочной проводимостью, и необходимый запирающий слой (p-n переход) образуется на границе 4 селена и золота. Для контакта с тонкой золотой пленкой по периферии пленки наносится более толстый слой металла, к которому прижимается металлическое кольцо 5. Весь фотоэлемент помещается в герметически закрытый кожух со стеклянным окном 6 для света.

Рис.7. Устройство селенового фотоэлемента.

Основными характеристиками фотоэлемента являются интегральная и спектральная чувствительность.

Под интегральной чувствительностью фотоэлемента понимают величину фототока, который течет в короткозамкнутой цепи фотоэлемента при падении на него единицы потока немонохроматического света определенного стандартного источника.

В видимой области обычно используются лампы накаливания при температуре вольфрамовой нити около 3000 К.

Спектральная чувствительность g(l) измеряется фототоком i(l), возникающим в цепи фотоэлемента, при падении на него единичного светового потока F(l) данной длины волны:

. (2)

Построив зависимость g(l) для значений длин волн, лежащих в пределах чувствительности фотоэлемента, получим спектральную характеристику фотоэлемента, которая определяет область его применения.

Спектральные характеристики в видимой и ближней ультрафиолетовой областях спектра для всех металлов, кроме щелочных, имеют вид кривых, монотонно возрастающих с частотой.

На спектральных характеристиках щелочных металлов при увеличении частоты падающего света не обнаруживается непрерывного возрастания фотоэмиссии. При некоторой частоте чувствительность достигает максимума, а затем начинает спадать. Таким образом, поверхность щелочных металлов обладает избирательным (селективным) фотоэффектом в некоторой области спектра.

В зависимости от того, в каких единицах измерен лучистый поток, единицей измерения чувствительности служат либо ампер/люмен, либо ампер/ватт.

Cпектральная чувствительность селеновых фотоэлементов близка к спектральной чувствительности глаза, благодаря чему они широко используются в объективной фотометрии.

В данной работе определение спектральной чувствительности селенового фотоэлемента производится при помощи универсального монохроматора УМ-2, описание которого прилагается к работе. Селеновый фотоэлемент помещается непосредственно за выходной щелью монохроматора.

Сигнал регистрируется зеркальным амперметром со световым указателем.