6. Прилади і матеріали.

Досліджуваний зразок – напівпровідниковий монокристал германію, джерело живлення, міліамперметр, мілівольтметр, штангенциркуль.

7. Література.

1 Детлаф А.А. Яворский Б.М. Милковская Л.В. «Курс физики» (в трех томах) Т.2- М.: Высшая школа. 1977.п. 8.1-8.5,9.2,10.2.

2. Калашников С.Г. «Электричество» - М.: Наука. 1977 п. 53, 57, 59, 61.

3. Савельев И.В. «Курс общей физики» Т.2 – М.: Наука. 1978. п. 31,34.

4. Кучерук І.М., Горбачу І.Т. «Загальна фізика. Електрика і магнетизм» - К.: Вища школа , 1990. п.21-24.

5. Панфилов, Спиридонов Н.С. «Полупроводниковые диоды и транзисторы» - Одесса: Узд-во ОЭИС им. А.С. Попова. 1984.

Лабораторна робота № 4

Вивчення фотоелектрорушійної сили

1. Мета роботи.

Вивчення вентильного фотоефекту в р-ппереході.

2. Теоретичні відомості.

Фотоелектрорушійна сила(фотоерс) являє собою різницю потенціалів, що виникає вр-nпереході під дією опромінення електромагнітними хвилями.

Так званий р-nперехід виникає в перехідній області напівпровідника з різними типами провідності. На рис. 1. зліва від межі поділу розміщено область напівпровідникар- типу, а праворуч показано напівпровідникn- типу.

Виникнення р-nпереходу:

Рис. 1.

Різниця концентрації однотипних вільних носіїв електричного заряду в n- ір- областях напівпровідника призводить до дифузії дірок зр- області вn- область і дифузії електронів у протилежному напрямку. Внаслідок цього на межір- іn- області виникає контактна різниця потенціалів: електрони, що вийшли зn- області, залишають в цій області нескомпенсований позитивний заряд, а дірки, що вийшли зр- області неврівноважений негативний заряд. Дифузія змінює концентрацію носіїв до тих пір, доки не встановиться динамічна рівновага: потік носіїв внаслідок дифузії врівноважується потоком носіїв у зворотному напрямку під дією різниці потенціалів, що виникла на межір-nпереходу.

При опроміненні переходу в р- області виникають додаткові електронно-діркові пари. Вільні електрони з цих пар дифундують дор-nпереходу і під дією контактного поля переводяться вn- область. Однак дірки подолати потенціальний бар’єр не в змозі і залишаються вр- області. Тому р- область заряджується позитивно, аn- область негативно, і вр-nпереході виникає додаткова різниця потенціалів, її називають фотоелектрорушійною силою (фотоерс). Величина фотоерс визначається природою напівпровідникових матеріалів, що створюютьр-nперехід, і залежить від світлового потоку.

Світловий потік Ф від точкового джерела визначається виразом:

, (1)

де j- сила світла джерела,r- відстань від джерела,σ- площа освітлюваної поверхні.

Отже, залежність величини фотоерс від світлового потоку можна вивчати, визначаючи її як функцію від величини 1/r₂

Явище виникнення фотоерс закладено в основу дії вентильного фотоелемента, в якому світлова енергія безпосередньо перетворюється в електричну.

Основною характеристикою вентильного фотоелемента є його світлова характеристика, тобто залежність величини фотоструму або напруги на його затискачах від величини світлового потоку в різних режимах роботи фотоелемента.

Вентильний фотоефект є одним з видів внутрішнього фотоефекту. Варто відрізняти внутрішній фотоефект від зовнішнього, який полягає у емітуванні електронів з поверхні речовини під дією світла.