Экспериментальная установка. Рис. 9. Электрическая схема экспериментальной установки.

Рис. 9. Электрическая схема экспериментальной установки.

Д – исследуемый кремниевый p-n-переход;

П₁ – переключатель полярности включения p-n-перехода;

П₂ – переключатель измерителей тока (микроамперметр – миллиамперметр);

R₂, R₃ – регуляторы напряжений, подаваемых на p-n-переход;

Л – лампочка для освещения p-n-перехода;

R₄ – регулятор светового потока Ф на p-n-переход;

К₂ – выключатель светового потока.

Ход выполнения эксперимента

Опыт I. Получение темновой вольт-амперной характеристики p-n-перехода. Прямое включение

1. Заготовить таблицу 1.

2. Плавно без усилий повернуть регуляторы напряжений «грубо» и «точно» в крайнее левое положение.

3. Переключатель П₁ поставить в положение «прямое включение».

4. Переключатель П₂ поставить в положение «mA» (миллиамперметр).

На это обратить особое внимание, т.к. в положении «mA» (микроамперметр) прямой ток измерять нельзя – микроамперметр выйдет из строя.

5. Подключить цифровой вольтметр в схему.

6. Включить в сеть источник питания схемы.

7. Плавно без усилий поворачивая регуляторы напряжений «грубо» и «точно», заполнить таблицу 1.

Опыт II. Получение темновой вольт-амперной характеристики p-n-перехода. Обратное включение

1. Заготовить таблицу 2.

2. Повернуть регуляторы напряжений «грубо» и «точно» в крайнее левое положение.

3. Переключатель П₁ поставить в положение «Обратное включение».

4. Переключатель П₂ поставить в положение «mA» (микроамперметр).

5. Плавно поворачивая регуляторы напряжений «грубо» и «точно», заполнить таблицу 2.

6. На миллиметровой бумаге построить график темновой ВАХ, которая должна иметь вид, изображенный на рис. 8 (кривая 1).

Опыт III. Получение вольт-амперной характеристики p-n-перехода при его освещении.

Прямое включение

1. Заготовить таблицу 3.

2. Тумблером К₂ включить освещение p-n-перехода. Резистор R₄ поставить в крайнее левое положение (минимальная освещенность).

3. Переключатель П₂ поставить в положение «mA» (миллиамперметр). В дальнейшем при снятии всей световой характеристики П₂ должен оставаться в этом положении (микроамперметр при данных токах не включать – он выйдет из строя!)

4. Переключатель П₁ поставить в положение «Прямое включение».

5. Рукоятки потенциометров R₂ и R₄ («плавно» и «грубо») плавно без усилий повернуть в крайнее левое положение, что означает режим короткого замыкания фотоэлемента.

6. Резистором R₄ установить некоторую освещенность, которая обеспечит некоторый ток короткого замыкания, измеряемый миллиамперметром. При этом вольтметр покажет примерно нуль, что соответствует точке C на ВАХ (рис. 8).

7. Снять ВАХ в режиме II (режим фотоэлемента). Для этого увеличивать ручками «грубо» и «плавно» прямое напряжение до тех пор, пока ток миллиамперметра не станет равным нулю в точке Д (рис. 8) – режим холостого хода. При этом вольтметр покажет напряжение холостого хода , равное фото-э.д.с. фотоэлемента. Соответствующие показания приборов занести в таблицу.

8. Изменить полярность подключения миллиамперметра, затем, ручками «грубо» и «плавно» увеличивая прямое напряжение, снять прямую ветвь ВАХ (кривая 2 на рис. 8). Соответствующие показания приборов занести в таблицу 3.

Опыт IV. Обратная ветвь ВАХ при освещении (режим фотодиода)