Изучение основных закономерностей внутреннего фотоэффекта, страница 2

          Фотосопротивления, в отличие от газонаполненных фотоэлементов, не имеют тока насыщения. Для них величина фототока пропорциональна приложенному напряжению. Так как электроны, освобожденные светом. Находятся в свободном состоянии, то они обладают инерционностью.

          Основные свойства фотосопротивления – световая и спектральная характеристики, а также его удельная интегральная чувствительность.

          Под световой характеристикой фотосопротивления понимают зависимость  величины его сопротивления от величины падающего светового потока, т.е. . Спектральной характеристикой фотосопротивления называют зависимость его сопротивления от длины волны (частоты) падающего света . Аналогичными характеристиками обладает и полупроводниковый фотоэлемент. Удельной интегральной чувствительностью  фотосопротивления  называется физическая величина, численно равная отношению величины фототока , даваемого сопротивлением, к величине падающего на него светового потока  при напряжении , приложенного к сопротивлению, равному единице.

                                              (1)

где  – сила фототока в цепи,  – величина светового потока, – приложенное в цепи напряжение.

          Учитывая, что

,                                             (2)

для  получим

                                                   (3)

где  – расстояние от источника света до фотоэлемента,  – сила света источника, – рабочая площадь светочувствительного слоя фотоэлемента.

          Основной характеристикой полупроводникового фотоэлемента, наряду с вышеперечисленными, является также его интегральная чувствительность.

Под интегральной чувствительностью полупроводникового фотоэлемента понимают отношение силы фототока к величине падающего светового потока, т.е.

                                                    (4)

где – фототок, вызванный данным элементом,  – темновой ток, т.е. ток, показываемый микроамперметром при включенном источнике света.

          Учитывая формулу (2) для  имеем:

                                                 (5)

где   – расстояние от источника света до фотоэлемента;

        – площадь светочувствительного слоя фотоэлемента;

         – сила света источника.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

          В работе исследуются основные свойства и характеристики фотосопротивления типа ФСК-1 и ФСК-2, а также полупроводникового фотоэлемента. Установка для проведения исследований состоит из оптического рельса, на котором размещены осветитель типа ОИ-24 с ирисовой диафрагмой и исследуемые фотоэлементы. Величина фотосопротивления измеряется с помощью вольтметра типа ВК7-10А. Внешний вид передней стенки прибора показан на рисунке 3.

          Вольтметр ВК7-10А – электронно-цифровой прибор, служащий для измерения постоянного и переменного напряжения и сопротивления. Прибор имеет переключатель 1 пределов измеряемых величин: напряжение на постоянном и переменном токах – 10, 100, 1000В и сопротивлений 1кОм, 10, 100кОм и 1Мом; переключатель вида напряжений и измеряемых величин 2, сетевой выключатель 3, переключатель режимов работы 4. Измеряемые величины подключаются специальным разъемом к гнезду 5. Гнезда 6 служат для калибровки прибора на соответствующих пределах измерения. Отчет измеряемой величины производится с помощью электронного табло 7. При этом слева от табло высвечивается вид измеряемого напряжения, справа – вид измеряемой величины напряжения, сопротивления.

          Сила фототока полупроводникового фотоэлемента измеряется с помощью микроамперметра стрелочного типа с пределом измерения 220мкА.

          Фотосопротивление ФСК состоит из стеклянной пластинки, на которую нанесен слой полупроводника. На два противоположные края этого слоя наложены электроды, с помощью которых фотосопротивление включается в электрическую цепь. Для защиты от повреждений фотосопротивление помещают в чехол из пластмассы. Если фотосопротивление не освещено, то величина его сопротивления очень велика (темновое сопротивление).

          Полупроводниковый фотоэлемент состоит из контакта двух разнородных полупроводников  и -типа, нанесенных на стеклянную подложку. В месте контакта образуется тонкий запорный слой. При освещении места контакта начинается перемещение электронов из полупроводника -типа в полупроводник -типа. Дырки же не могут преодолеть контактную разность потенциалов и остаются в -полупроводнике. В результате возникает фото-э.д.с. Присоединение к потребителю полупроводникового фотоэлемента осуществляется с помощь. Электродов, наложенных на  и -слои. Для защиты же повреждений все устройство помещено в пластмассовый корпус.

          Спектральный состав излучения изменяется с помощью светофильтров.

ВЫПОЛНЕНИЕ  РАБОТЫ