Физика \ Общая физика

Изучение вентильного эффекта в полупроводниках (Лабораторная работа № 2), страница 3

4. 


Убедитесь, что установка собрана по схеме, приведенной на рис. 2.7.

5.  Снимите вольтамперную характеристику (нагрузочную характеристику). С этой  целью:

а) установите полное сопротивление нагрузке фотоэлемента R равным внутреннему сопротивлению микроамперметра Rг, т. е.

                                                         R = Rг + Rн = Rг                                                                                                                                           (2.4)

б) установите лампу и фотоэлемент на таком расстоянии друг от друга, при котором в случае выполнения условия (2.4) отклонение указателя микроамперметра было бы на всю шкалу (диапазон «х10»); напряжение на лампе накаливания установите равным 164 В (82 деления по шкале 300 В). В процессе работы поддерживайте диапазонное напряжение;

в) вычислите освещенность по формуле

                                                                                                                                                                    (2.5)

где I – средняя сферическая сила света лампы накаливания, равная 40 кд, а r – расстояние между лампой и фотоэлементом;

г) для данной освещенности Е измерьте токи в цепи фотоэлемента при значениях R = RГ; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 20,0; 30,0; 40,0; 60,0; 80,0; 100,0 кОм;

д) вычислите напряжение Uн на нагрузке R по формуле

                                                Uн = iнR = iн(Rн + Rг)                                                                                                   (2.6)

е) постройте график зависимости iн = f(Uн), E = cоnst;

ж) определите по графику iк.з. и Uхх (фото-ЭДС)

6.  Снимите световую характеристику

                                                         iн = f(Е)R=const,                                                                                                   (2.7)

а) сделайте это для R=Rг, 1 кОм, 10 кОм;

б) освещенность Е вычислите по формуле (2.5);

в) результаты вычислений и измерений занесите в таблицу:

r, м

0,4

0,5

0,6

0,8

1,0

1,2

1,35

E, лк

iн×10-2 А

R1 = Rг

R2 = 1 кОм

R3=10 кОм

г) на одном и том же рисунке нанесите графики (2.7);

д) обратите внимание на то обстоятельство, что зависимость между током и освещенностью Е линейна лишь в режиме, близком к короткому замыканию.

7.  Определите КПД вентильного фотоэлемента:

а) глубоко приближенно можно предполагать, что

                                                     .                                                                                                   (2.8)

Тогда

,

где s = 3×10-4 м2  – рабочая площадь фотоэлемента;

б) вычислите КПД по данным, полученным при снятии  вольт- амперной характеристики, и постройте график

                                                                                                                                                         (2.9)

в) вычислите КПД для R=1 кОм и значений освещенности, полученных при снятии световых характеристик. Постройте график

                                                                                                                                                         (10)

г) сопоставьте полученные результаты с данными для КПД обычного источника тока.

Контрольные вопросы

1.  Что представляет собой p-n-переход?

2.  Какие физические процессы должны протекать при осуществлении контакта p- и n- полупроводников?

3.  Какие физические процессы протекают в p- и n- переходе при его освещении?

4.  В чем суть вентильного фотоэффекта?

5.  Как устроен вентильный фотоэлемент?

6.  Опишите механизм возникновения фото – ЭДС.

7.  Назовите основные характеристики вентильного фотоэлемента.

8.  Укажите области применения вентильных фотоэлементов. Каков КПД вентильных фотоэлементов?

Литература

1.  Савельев И.В. Курс общей физики. Е. 2, 1966, с. 197-202.

2.  Савельев И.В. Курс общей физики. Е. 2, 1966, с. 191-197.

3.  Лысов В.Ф. Практикум по физике полупроводников. 1976, с. 167-168.

4.  Савельев И.В. Курс общей физики. Е. 2, 1966, с. 94-96.

Скачать файл