9.2. Описание установки

Характеристики ФД исследуются с помощью монохроматора, схема которого представлена на рис. 9.1. Световой поток от галогенной лампы E, питаемой от источника G, через фокусирующую систему  и щель монохроматора F1, ширина которой регулируется микрометрическим винтом, поступает на диспергирующее устройство . Это устройство представляет собой призму, поворачивая которую с помощью барабана, можно освещать ФД светом с различной длиной волны. Далее через щель F2, от ширины которой зависит разрешающая способность монохроматора, световой поток падает на ФД. К его выводам подключается универсальный прибор для измерения фототока и фотоЭДС.

Рис. 9.1. Схема монохроматора для исследования характеристик ФД

В работе исследуются два фотодиода: ФД1 (на основе кремния Si) и ФД2 (на основе арсенида галлия GaAs). Они включаются в схему с помощью переключателей S1 и S2, расположенных на лицевой панели установки.

9.3. Проведение испытаний

9.3.1. Исследование спектральной характеристики фд

Перед измерениями подготовить к работе универсальный прибор, включив его в сеть и прогрев не менее 5 мин. Переключателем S2, поставив его в верхнее положение, включить в схему ФД1. Подключить к схеме универсальный прибор. С помощью микрометрического винта установить ширину щели F1 – 1 мм, а щели F2 – 0,4 мм. Включить лампу Е. Измерять фототок короткого замыкания I_к. з, устанавливая деления барабана монохроматора в соответствии с таблицей, находящейся на лицевой панели установки. Результаты записать в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Номер фотодиода	Деление по барабану	, мкм	Э, у. е.	Iк. з, мА	I'к. з, мА

По той же таблице определить длину волны падающего на ФД света, соответствующую делениям барабана монохроматора, а также энергию излучения Э_, отвечающую этим длинам волн. Данные записать в табл. 9.1. В том же порядке провести измерения для ФД2, поставив переключатель S1 в верхнее положение, а переключатель S2 – в нижнее.

9.3.2. Исследование световых характеристик фд

Для указанного преподавателем фотодиода установить барабан монохроматора на деление, соответствующее максимуму спектральной характеристики. Пользуясь универсальным прибором, измерить фототок короткого замыкания I_к. з и напряжение холостого хода U_х. х при следующих значениях ширины щели d монохроматора: 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,07; 0,10; 0,15; 0,20; 0,30; 0,40; 0,50; 0,70; 0,01; 1,00; 1,30 мкм;

Таблица 9.2

Номер фотодиода	d, мм	Iк. з, мА	Uх. х, мВ

Результаты измерений занести в табл. 9.2.

9.4. Обработка результатов

1. Вычислить приведенный фототок короткого замыкания (изменения фототока под действием единичной энергии падающего света) . Результаты записать в табл. 9.1.

2. По данным табл. 9.1 построить спектральные характеристики исследованных ФД, откладывая по оси абсцисс , а по оси ординат – значения в логарифмическом масштабе.

3. Пользуясь графиком этой зависимости, найти пороговое значение длины волны фоточувствительности _пор. Для ФД1 этот параметр определить по спектральному положению наиболее крутого участка кривой в длинноволновой области, для ФД2 – по спектральному положению максимума.

4. По полученному значению _пор вычислить ширину запрещенной зоны исходных материалов из формулы (9.1).

5. По данным табл. 9.2 построить световые характеристики исследованного ФД, откладывая по оси абсцисс d, а по оси ординат I_{к. з} и U_{х. х}.