Вимірювання та обробка результатів

У роботі вивчаються фотоопори ФС-АІ (РbS) і ФС-К (CdS).

1. Зняти вольт-амперну характеристику фоторезистора. Вольт-амперна характеристика фоторезистора визначає залежність фотоструму від прикладеної до фотоопору напруги І= f (U). Для цього необхідно:

1.1. зібрати схему (рис. 3.4);

Рис. 3. 4. Електрична схема для зняття вольт-амперної

характеристики фоторезистора

1.2.при вимкненій лампочці зняти дані для графіка "затемненого струму", тобто струму, який виникає у фоторезисторі і залежить лише від величини прикладеної до нього напруги, тобто одержати залеж­ність при Е = 0, де Е - освітленість. Напругу змінювати через кожні 2 В до 30 В для ФС-А1 і через 8 В від 0 до 100 В для ФСК-1. Дані занести до табл. 3.1.

Таблиця 3.1. Результати вимірів

r0, см

U, В

i 0, мкА

i, мкА

I, мкА

Е, лк

Ф, лм

, мкА/лм·В

Похибка вимірю-вання

1.3. встановити освітлювальну лампочку на відстані

r ₀=20 см від фоторезистора;1.4. подаючи на фоторезистор такі ж самі значення напруги, що і у випадку “затемненого струму”, визначити залежність фотоструму при певному освітленні Е, тобто залежність при Е =const;

1.5.побудувати графік вольт-амперної характеристики фото-опору , де є різниця між величиною струму при освітленні фотоопору і величиною струму у темряві.

2. Побудувати графік залежності фотоструму від освітленості фоторезистора (яку змінювати шляхом зміни r ₀). Методика одержання результатів для побудови залежності при U=const для фоторезисторів аналогічна до розглянутої в п.1. Для фоторезисторів ФС-А1 і ФС-К1 світлові характеристики зняти для фіксованих напруг 10 В і 20 В, та 20 В і 60 В відповідно. Фотострум вимірювати при зміні положення лампочки через кожні 5 см.

3. Визначити питому інтегральну чутливість фоторезистора. Для вакуумних фотоелементів із зовнішнім фотоефектом інтеграль­на чутливість визначається за формулою:

(3.2)

і є параметром, що однозначно характеризує властивості фотоелемента незалежно від режиму роботи, тобто не змі­нюється при зміні напруги на них у режимі насичення світлового потоку).

Для напівпровідникових фоторезисторів чутливість визначається не лише речовиною і розмірами, але і суттєво змінюється при зміні режиму їхньої роботи. Оскільки струм у колі фоторезистора змінюється в залежності від зміни прикладеної напруги (у відповідності до закону Ома), чутливість (по струму) фо­торезистора являє собою функцію напруги.

Щоб виключити залежність чутливості від напруги, користуються поняттям питомої інтегральної чутливості, тобто:

. (3.3)

Для розрахунку γ _пит використати значення фотоструму і напруги, що вже занесені до табл. 3.1.

4. Визначити величину світлового потоку за формулою:

, (3.4)

- де Е - освітленість (вимірюється люксметром);

S - площина чутливого шару фоторезистора (S =4 мм²).

Контрольні питання

1. Дати поняття внутрішнього фотоефекта і фотопровідності для напівпровідників та діелектриків.

2. Сформулювати умови виникнення зовнішнього і внутрішнього фотоефекта.

3. Викласти зонну теорію металів, напівпровідників, діелектриків.

4. Як впливає температура на провідність металів, напівпровідників, діелектриків?

5. Яким чином утворюються донорні та акцепторні рівні у напівпровідниках?

6. Де застосовується явище внутрішнього фотоефекта?

7. В чому полягає принцип дії вакуумного і напівпровідникового фоторезистора?

8. Чим відрізняються фоторезистори, створені на основі бездомішкових і домішкових напівпровідникових моно-кристалів?

9. Розрахувати максимальну довжину хвилі, при якій можливий внутрішній фотоефект у фоторезисторі на основі чистого германію і германію, легованого індієм.

10. Чому фотоопори виготовляються з тонких напівпровідникових плівок, що пропускають крізь себе більшу частину падаючого світла?

11. Чому показники приладу, що вимірює фотострум, встановлюються через деякий час після освітлення напівпровідника?