Визначити темновий опір фоторезистора при робочій напрузі

 

1. Переконатись, що на панелі блока живлення ВУП-2 тумблер, яким вмикається лампочка, стоїть у положенні “Вим.”, і тубус надійно закритий чохлом.

2. Ввімкнути блок живлення ВУП-2.

3. Ручкою потенціометра 0 – 250 на блоці живлення за вольт-метром встановити напругу 220 В (це максимальна робоча напруга для фоторезистора ФСК-2).

4. За допомогою мікроамперметра виміряти темновий струм.

5. На підставі закону Ома обчислити темновий опір фоторези-стора

. (38-9)

6. Оцінити відносну та абсолютну похибки визначення темнового опору, користуючись формулою

, (38-10)

 

де і - класи точності вольтметра і амперметра, та

- максимальні значення діапазону вольтметра та ампер-

метра, при яких проводились вимірювання.

 

Таблиця 1

 

U (B)	(мкА)	(кОм)	(%)

 

7. Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці 1.

8. Ручку потенціометра на ВУП-2 перевести в положення 0.

 

Завдання 2

Зняти вольт-амперні характеристики фоторезистора

 

Зауваження: на амперметрі виставитибільш грубий дапазон вимірювань (наприклад, 1,5 мА).

 

1. Тумблером на панелі блока живлення ввімкнути лампочку.

2. Пересуваючи стійку з лампочкою вздовж лінійки, встановити її на максимальній відстані 26 см від фоторезистора.

3. Збільшуючи напругу на фоторезисторі від 0 до 220 В через 20 В, виміряти відповідні значення фотоструму за допо-могою амперметра. Значення струму і напруги занести до таблиці 2. Після закінчення вимірювань перевести ручку потенціометра в нульове положення.

Рекомендації: на вольтметрі встановити такий діапазон ви-мірювань, щоб протягом зміни напруги його не змінювати; на амперметрі встановлювати такі діапазони вимірювань, щоб його показання були в другій половині шкали.

4. Перемістити стійку з лампочкою на відстань 13 см від фото-резистора.

 

5. Повторити вимірювання відповідно до п.3.

 

Таблиця 2

 

№ з/п	U (В)	26см)	13см)
(мкА)	(мкА)
1.
2.
3.
…
11.

 

6. Побудувати обидва графіки = (U) в одній системі коор-динат. Зробити висновки на підставі поведінки одержаних графіків.

 

Завдання 3

Зняти світлову характеристику фоторезистора

 

1. За допомогою ручки потенціометра 0 – 250 встановити за вольтметром напругу 200 В.

2. Змінюючи відстань лампочки від фоторезистора через 1 см від l = 13 см до l = 26 см, виміряти за допомогою мікро-амперметра відповідні значення фотоструму. Результати вимірювань записати в таблицю 3.

3. Обчислити величину світлового потоку (в умовних одини-цях) для кожної відстані l, яка на підставі формули (38-7)знаходиться за формулою

, (38-11)

 

де l – відстань (в метрах). Результати обчислень записати в

таблицю 3

Таблиця 3

 

№ з/п	l (м)	Ф (умов. од.)	(мкА)	U (В)
1.
2.
3.
…
14.

 

4. Побудувати графік залежності = (Ф) при U = const. Зробити висновки щодо одержаного графіку.

 

Завдання 4

Зняти спектральну характеристику фоторезистора

 

1. За допомогою ручки потенціометра 0 – 250 ВУП-2 встано-вити робочу напругу на фоторезисторі 200 В.

2. Розмістити лампочку на якійсь відстані ( =15…20 см) від фоторезистора.

3. Виміряти контрольне значення фотоструму .

4. Вставити в проріз тубуса червоний світлофільтр. Виміряти фотострум. Результат занести до таблиці 4.

5. Вийняти світлофільтр.

6. Перед установленням наступного світлофільтра перекона-тись у незмінності фотоструму . Якщо виникло відхи-лення від контрольного значення, то, переміщаючи стояк з лампочкою, знову добитись потрібного значення .

7. Виконати п.п. 4…6 з іншими світлофільтрами.

Таблиця 4

 

Світлофільтр	(м)	(мкА)	U (В)	(мкА)
Червоний	6,9
Оранжевий	6,0
Жовтий	5,8
Зелений	5,3
Синій	4,7

 

8. Побудувати графік залежності = (). Зробити виснов-ки щодо поведінки графіку.

 

Завдання 5

Визначити кратність зміни опору фоторезистора та його інтегральну чутливість

 

1. Підрахувати величину опору фоторезистора за результа-тами таблиці 2 для максимального світлового потоку при напрузі = 220 В за формулою

. (38-12)

2. Обчислити кратність зміни опору фоторезистора за форму-лою (38-5). Значення темнового опору взяти з таблиці 1.

3. Для одного з результатів у середній частині таблиці 3 обчис-лити інтегральну чутливість фоторезистора за формулою (38-8). Сила світла лампочки вказана на цоколі лампочки. Площа поверхні фоторезистора ФСК-2 дорівнює приблизно 38,5 .

4. Дані, які використовуються для обчислень, а також резуль-тати обчислень занести до таблиці 5.

 

Таблиця 5

 

(В)	(мкА)	(кОм)	k	(кд)	(м)	U (В)	(мА)	(мА/В×лм)

 

5. Зробити висновки за результатами виконаної роботи.

 

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

 

1. Як виникають вільні носії заряду в напівпровідниках? Дати пояснення на основі будови енергетичних зон напівпровід-ників.

2. Що таке рівноважні й нерівноважні носії заряду в напівпро-відниках?

3. В чому полягає явище внутрішнього фотоефекту? За яких умов він відбувається?

4. Що таке червона межа для внутрішнього фотоефекту? Запи-сати рівняння, що відображає енергетичний баланс при вну-трішньому фотоефекті.

5. Що таке екситон?

6. Записати вираз для питомої електропровідності напівпровід-ника. Як змінюється електропровідність під дією світла?

7. Що таке фоторезистор? Яка його будова?

8. Що є основними характеристиками фоторезисторів?

 

ЛІТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.3.- М.: Наука,1979.

2. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводни-ков.-М.: Наука, 1977.

3. Бушманов Б.Н., Хромов Ю.А. Физика твердого тела.-М.: Высшая школа, 1971.