3. Контрольні запитання.
1. Як і чому виникає внутрішня контактна різниця потенціалів?
2. Що являє собою р-nперехід?
3. Що називається фотоерс і як вона виникає?
4. Від чого залежить величина фотоерс?
5. Що закладено в основу конструкції вентильних фотоелементів?
6. Що називається світловою характеристикою вентильного фотоелемента?
7. В якому режимі знімається світлова характеристика в даній роботі?
8. Яким методом визначається величина фотоерс в даній роботі?
9. Який графік потрібно побудувати за результатами вимірювання в даній роботі?
4. Домашнє завдання.
Для виконання роботи необхідно вивчити наступні питання: внутрішня контактна різниця потенціалів для металів і напівпровідників; р-nперехід в напівпровідниках; внутрішній фотоефект; виникнення електрорушійної сили вр-nпереході; вентильні фотоелементи; напівпровідникові фотодіоди.
5. Лабораторне завдання.
В даній роботі знімається світлова характеристика вентильного фотоелемента при роботі його в режимі фотоерс.
В цьому режимі опір навантаження, на яке працює фотоелемент, повинен бути нескінченно великим, отже електричний струм у зовнішньому колі повинен бути відсутній. Для здійснення такого режиму затискачі фотоелемента можуть бути незамкнутими.
Однак безпосереднє вимірювання фотоерс шляхом вмикання мілівольтметра привело б до виникнення струму в зовнішньому колі, тобто до порушення режиму фотоерс. Тому для вимірювання фотоерс застосовується компенсаційна схема, зображена на рис. 2. На оптичній лаві розміщені джерело світла Л та фотоелемент ФЕ.
Л – лампа розжарення,
8В, 20 Вт;
ФЕ – фотоелемент,
Ø30 мм;
μV – мікровольтметр;
П – потенціометр;
Г – гальванометр;
К – ключ.
Рис. 2.
За допомогою потенціометра П підбирається напруга, рівна величині фотоерс і протилежна їй за знаком. Напруга вимірюється мікровольтметром μV. В даному випадку при замиканні ключа К струму в колі не буде, в цьому можна переконатись за допомогою гальванометра G. Баластний опір Rбпризначено для обмеження сили струму в колі фотоелемента.
Якщо регулюванням напруги на потенціометрі П не можна звести до нуля покази гальванометра G, то це означає, що не забезпечено зустрічного вмикання фотоерс і компенсаційної напруги.
6. Порядок виконання роботи.
1. Зібрати схему відповідно рис. 2.
2. Розташувати джерело світла Л на найбільшій відстані від ФЕ і виміряти цю відстань.
3. Замкнути ключем К коло фотоелемента і, переміщуючи повзунок потенціометра П, встановити стрілку гальванометра на нульову поділку.
4. Визначити величину фотоерс в цьому випадку, вважаючи її рівною показам мілівольтметра.
5. Такі ж вимірювання здійснити для різних положень джерела світла відносно ФЕ.
6. Вирахувати для всіх вимірювань величину 1/r2, вважаючи, що світловий потік прямо пропорційний до неї.
7. Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці:
|
r, см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е, мВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1/r2, см-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. Побудувати графік залежності E=f(1/r2).
9. У висновках по роботі зазначити, який вигляд має світлова характеристика вентильного фотоелемента в режимі фотоерс.