Методика проведения эксперимента. В данной работе для определения спектральной зависимости фотопроводимости используется метод измерения стационарного фототока в зависимости от длины волны

В данной работе для определения спектральной зависимости фотопроводимости используется метод измерения стационарного фототока в зависимости от длины волны света. Схема экспериментальной установки показана на рис. 5.

Выходная щель монохроматора МУМ выделяет узкий пучок монохроматического света с определенной длиной волны λ, который в свою очередь освещает фоторезистор. Фоторезистор включен в цепь последовательно с источником постоянного напряжения и милливольтметром присоединенном к измерительному сопротивлению R_изм. В зависимости от λ меняется сопротивление фоторезистора R, что приводит к изменению тока в цепи i. При достижении λ_гр ток в цепи становится близким к темновому i_тем и с дальнейшим ростом длины волны не меняется.

Рис. 5. Схема установки, используемая для измерения спектральной зависимости фототока проводимости

В целях уточнения спектральной зависимости фотопроводимости следует учесть спектр излучения источника. В данной работе источником служит лампа накаливания, излучение которой по своим спектральных характеристикам можно считать близким к характеристикам равновесного излучения абсолютно черного тела. В таком случае ее спектр излучения приблизительно может быть описан формулой Планка:

(3)

где Т- температура источника, k - постоянная Больцмана, -постоянная Планка. Результирующий спектр фотопроводимости вычисляется следующим образом. Сначала измеряют нормированный спектр фотопроводимости и рассчитывают по формуле (3) нормированный спектр источника.

После этого спектр фотопроводимости следует скорректировать учетом спектра излучения источника.

Полученный в |результате этого график будет результирующим спектром фотопроводимости.

Порядок выполнения работы

Собрать экспериментальный макет и электрическую схему, представленную на рис.4. При этом необходимо:

1.1. Подсоединить фоторезистор ФСК-2, расположенный на выходной щели монохроматора МУМ, к выходу стабилизированного блока питания БП-30 (или В-24) с помощью черного сдвоенного провода (полярность подключения не имеет существенного значения);

1.2. Соединить измерительный тракт фотосопротивления с милливольтметром сдвоенным красным проводом;

1.3. Включить блок питания осветителя монохроматора МУМ с помощью тумблера «Сеть»;

1.4. Включить осветитель монохроматора МУМ с помощью тумблера «Накал». При этом необходимо убедиться, что световой поток от осветителя направлен на входную щель монохроматора через собирающую линзу;

2. Установить ручку регулировки напряжения стабилизированного блока питания БП-30 (или В-24) в нулевое положение.

3. Включить блок питания с помощью тумблера «Сеть» (или «Вкл») и вращая ручку регулировки напряжения установить по измерительному прибору блока питания значение 25-30 В.

Задание 1. Изучение спектральной характеристики фотосопротивления (зависимости величины тока проводимости фотосопротивления от длины волны источника излучения)

Закрыть выходное отверстие монохроматора МУМ для этого перевести выходной рычажок в положение «Закрыто» (от себя) и определить темповое значение фототока проводимости с помощью милливольтметра, измеряющего напряжение на измерительном сопротивлении R_изм = 200 кОм.

2. С помощью ручки «Длина волны» монохроматора МУМ установить по шкале длин волн длину волны излучения, падающего на фотосопротивление вблизи 450 нм и открыть выходное отверстие монохроматора МУМ (перевести выходной рычажок в положение “Открыто” - на себя).

3. С помощью милливольтметра измерить величину напряжения на измерительном сопротивлении R_изм и определить величину фототока проводимости при данном значении длины волны.

4. Вращая ручку «Длина волны» монохроматора МУМ снять зависимость показаний милливольтметра от длины волны в диапазоне от 450 до 850 нм через 10 нм. Результаты измерений занести в таблицу, приведенную в приложении.

Обработка полученных результатов

1. По данным пунктов 1 - 4 (Задание 1) рассчитать и занести в таблицу значения спектральной зависимости фототока проводимости, нормированные на максимальное значение i_мах и построить на миллиметровой бумаге зависимость

При этом необходимо учесть значение темнового фототока i_тем.

2. Рассчитать по формуле (3) зависимость спектра излучения лампы осветителями, φ(λ, T) в диапазоне длин ноли от 450 до 850 нм, считая

Т_лампы = 2500 К и нормируя её на значение φ_max(λ, T). Данные расчета занести в таблицу и построить на миллиметровой бумаге зависимость

Рассчитать, занести данные в таблицу и построить миллиметровой бумаге исправленную спектральную зависимость N_погл/N_пад фото тока проводимости.

4. Экстраполируя длинноволновую часть построенной зависимости до пересечения с осью абсцисс (длин волн или со значением величины темнового тока), определить красную границу внутоеннего фотоэффекта и по формуле (2) рассчитать ширину запрещенной зоны исследуемого полупроводникового фотосопротивления.

5. Сделать вывод о характере фотопроводимости для данного типа фотосопротивления (собственная или примесная). Если фотопроводимость собственная по полученному значению ΔЕ, пользуясь таблицей 1 определить материал полупроводника.

Таблица 2

№№							..	n
i, мА
U, мВ
l, нм

Контрольные вопросы