Материал: 0501 Конунников ЛР14

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

им. В.И. Ульянова (Ленина)»

кафедра физики

Отчет по лабораторной работе № 14 исследование внутреннего фотоэффекта

Выполнила: Конунников Г. А.

Группа № 0501

Преподаватель: Иманбаева Р. Т.

Санкт-Петербург, 2021

Лабораторная работа № 14 исследование внутреннего фотоэффекта

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение зависимости фототока в сернистом свинце от напряжения и освещенности.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: Схема установки для исследования внутреннего фотоэффекта изображена на рис. 1, где ФС – фотосопротивление (типа ФС – Al); PU – вольтметр; РА – микроамперметр; R – реостат; SЭ эталонная лампа накаливания. Фотосопротивление и лампа установлены на оптической скамье.. Экспериментальная установка представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема установки

ИССЛЕДУЕМЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ:

Объектом исследования является фотосопротивление (рис. 2) – тонкий слой 1 полупроводникового материала, нанесенный на изолирующую пластинку 2. На краях слоя расположены электроды 3. Вся конструкция монтируется в пластмассовый корпус 4.

При отсутствии освещения в цепи протекает темновой ток I_Т, зависящий от приложенного напряжения и темнового сопротивления. При освещении ток I в цепи больше темнового тока I_Т. Разность I_Ф = I – I_Т составляет фототок. Характеристиками фотосопротивления являются интегральная чувствительность, зависимость чувствительности от длины волны падающего излучения (спектральная характеристика) и от освещенности (световая характеристика), рабочее напряжение, темновое сопротивление. Интегральная чувствительность в общем случае вычисляется как отношение фототока I_ф к освещенности E:  = I_ф/Е.

Рисунок 2 – Фотосопротивление

Величина фототока зависит не только от лучистого потока, но и от приложенного напряжения U, поэтому при задании чувствительности необходимо пользоваться понятием удельной чувствительности:

где  = SE – световой поток, падающий на фотосопротивление, S – площадь его поверхности, E – ее освещенность. Для точечного источника E = J/r²,

где J – сила света источника. Поэтому зависимость фототока от освещенности может быть представлена как:

где S – площадь сечения полупроводникового слоя, l – расстояние между электродами, C₁ = CJ^γ. Логарифмируя полученное выражение придем к линейной зависимости.

Контрольные вопросы

20. Что такое фотон. Энергия, масса и импульс фотона.

Ответ:

Фотон – это фундаментальная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле – света) в виде поперечных электромагнитных волн и переносчик электромагнитного взаимодействия.

Энергия фотона определяется уравнением (4):

где – постоянная Планка , – скорость света, – длина волны.

Импульс фотона определяется уравнением (5):

где – энергия фотона, – скорость света.

Масса фотона теоретически равна 0, практически .

23. Что такое фоторезистор и как меняются его свойства под действием света?

Ответ:

Фоторезистор — полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при облучении светом.

Примерную зависимость сопротивления от освещенности представлена на рисунке 3:

Рисунок 3 – Зависимость сопротивления от освещенности

Здесь показано, как изменяется ток при определенном напряжении в зависимости от количества света, где Ф = 0 – темнота, а Ф₃ – яркий свет. На рисунке 4 приведено изменение тока при постоянном напряжении, но изменяющейся освещенности:

Рисунок 4 – Изменение тока при постоянном напряжении

На рисунке 5 показана зависимость сопротивления от освещенности:

Рисунок 5 – Сопротивления от освещенности

Протокол наблюдений лабораторная работа №11 исследование внутреннего фотоэффекта

Таблица 1 – Вольтамперная характеристика фотосопротивления

Таблица 2 – Световые характеристики фотосопротивления

Выполнил Конунников Г.А.

Факультет ИБС

Группа № 0501

“_4_” ____11____ _21_

Преподаватель: Иманбаева Р. Т

Обработка результатов

График зависимости темного тока и фототока от напряжения представлен на рисунке 6.

График зависимости I_ф от Е представлен на рисунке 7.

Расчет вольтамперной характеристики фотосопротивления представлен в таблице 3.

Расчет световых характеристик фотосопротивления представлен в таблице 4.

Расчеты определение параметра γ в зависимости от напряжения, при представлены в таблице 5.

Рисунок 6 – График зависимости темного тока и фототока от напряжения

Рисунок 7 – График зависимости I_ф от Е

Таблица 3 – Вольтамперная характеристика фотосопротивления (J = 25кд)