Лабораторная установка и метод измерения

В работе иследуется селеновый фотодиод в фотогальвани – ческом режиме. Схеме установки предназначена для снятия вольт – амперных характеристик и включает в себя следующие элементы:

Фотодиод BL представляющий собой систему, состоящую из металлической подложки, на одной стороне которой нанесен слой селена толщиной около 0,1 мм с замирающим слоем, покрытый полупрозрачной электродов:

Выпрямитель UZ для питания лампы накаливания, расположенный внутри стенда;

Лампа накаливания EL, расположенная вместе с фотодиодом с светонепроницаемом корпусе;

Набор сопротивлений R1, R10 и галетный переключатель SA3, позволяющие изменять сопротивление нагрузки ступенчатым образом для регулирования тока нагрузки;

Цифровой вольтметр PmV для измерения напряжения на фотодиоде, расположенный на стенде, с жидкокристаллическим индикатором, выходящим в окошко стенда.

Входные сопротивление цифрового вольтметра Щ43I3 на исследуемом пределе измерений 500мВ составляет 100Мом, что на много порядков превосходит сопротивление фотодиода сопротивление нагрузки, поэтому ошибка в измерений фото ЭДС или напряжения на фотодиоде, связанная с протеканием тока через вольтметр, ничтожна и в пределах точности измерений отсутствует.

Световой поток, падающий, на фоточувствительные элемент, регулируется изменением расстояния между ним и лампой накаливания.

Порядок выполнения работы:

1) включить выпрямитель штепсельной вилкой в сеть 220 в.

2) установить лампу на небольшом расстоянии 10 см от фотодиода. При установке источника света против какого – либо деления линейной шкалы, расположенной под светонепроницаемым корпусом, за центр электролампы принимается отмеченная белой точкой середина стойки. Ключом SA1 включить освещение.

3) Включить питание вольтметра ключом SA4. Переключатель рода работы прибора установлен на измерение напряжения, предел измерений выбран 0,5 в. Показания прибора даются на его шкале в мВ.

4) Снять вольт – амперную характеристику (ВАХ) фотодиода в фотогальваническом режиме.

5) Установить режим холостого хода; разомкнуть ключ SA2 при этом сопротивление нагрузки , ток нагрузки I=0, напряжение U, измеряемое цифровым вольтметром, соответствует фото – ЭДС U_xx. Значение r, I и U занести в таблицу.

6) Изменяя сопротивление нагрузки (положение галетного переключателя SA3 IO I), измерять соответствующие друг другу значения тока нагрузки I и напряжения U вплоть до режима которого замыкания при R=0, когда U=0 и ток максимален I=I_k3. Данные занести в таблицу.

7) Снять вольт – амперные характеристики при других трех – четырех значениях светового потока, соответствующим расстояниям r в пределах от 10 до 30 см. Величины r и соответствующие им пары значений I и U занести в таблицу.

8) Рассчитывать значения световых потоков

(76.5),

где J – сила света лампочки, равная 2,1 кд; S – площадь светочувствительного элемента, равная 9,6 * 10^{-4 м2}; r – расстояние лампы от до фотодиода.

Занести значения Ф в таблицу

Таблица 76.1

9) Построить вольт – амперные характеристики, полученные при различных световых потоков. ВАХ можно построить в четвертом квадрате (как на рисунке 76.10) или, как более общепринято, в первом квадрате (рисунок 76.14). Если при измерениях не достигались значения U=0, то следует кривые I(U) экстраполировать до пересечения с осью.

10) Построить световые характеристики фотодиода в фотогальваническом режиме – это зависимости I_k3 (Ф) и U_xx (Ф).

Рисунок 76.14