14 лаба Физика 3 семестр ЛЭТИ. Лаба_14. Исследование внутреннего фотоэффекта
 Скачать 175.35 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра физики отчет по лабораторной работе №14 ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА Студент гр. 0104 Хегай В.В. Преподаватель Машков Ю.А. Санкт-Петербург 2021 Цель работы: изучение зависимости фототока в сернистом свинце от напряжения и освещенности. Общие сведенияЯвление уменьшения электрического сопротивления вещества под действием излучения было открыто в 1873 г. Его причиной является перераспределение электронов по энергетическим состояниям в полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием света, которое впоследствии было названо внутренним фотоэффектом. Состояния электронов в атоме характеризуются только вполне определенными значениями энергии, которые называют энергетическими уровнями. В твердом теле отдельные уровни энергии электронов в атомах трансформируются в энергетические зоны, имеющие конечную энергетическую ширину. Зону энергий, соответствующую наивысшему заполненному электронами уровню, называют валентной зоной, так как состояния с этими значениями энергии заполняются валентными электронами атомов. Ближайшую к валентной зоне энергетическую зону, соответствующую не занятой электронами разрешенной совокупности состояний, называют зоной проводимости. Области разрешенных значений энергии отделены друг от друга областями запрещенных значений, называемых запрещенной зоной. Э  лектроны в зонах с полностью заполненными состояниями не дают вклада в электропроводность кристалла, так как все разрешенные состояния в зоне заняты и перемещение из одного места в другое невозможно. Если энергетическая зона заполнена электронами не полностью, то ее электроны при наложении электрического поля могут создавать ток. При переходе из валентной зоны в зону проводимости электрон становится носителем тока (отсюда и название зоны). Однако и образовавшееся при этом свободное состояние валентной зоны (дырка) ведет себя как свободный носитель тока. Заполняясь электронами с нижележащих уровней, дырки перемещаются по направлению поля как положительные заряды (+e). Объектом исследования является фотосопротивление (рис. 16.2) – 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  , зависящий от приложенного напряжения и темнового сопротивления. При освещении ток I в цепи больше темнового тока. Разность между током при освещении и темновым током 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. И  нтегральная чувствительность в общем случае вычисляется как отношение фототока к освещенности E:  Для точечного источника  , где J – сила света источника. Поэтому зависимость фототока от освещенности может быть представлена как где  – площадь сечения полупроводникового слоя;  – расстояние между электродами. Обозначая  , получим  . После логарифмирования имеем линейную зависимость: По этой зависимости находится  (оценивается по графику или вычисляется методами наименьших квадратов или парных точек).Экспериментальная установка для исследования внутреннего фотоэффекта изображена на рис. 16.3, где ФС – фотосопротивление (типа ФС – Al); PU – вольтметр; РА – микроамперметр; R – реостат;  – эталонная лампа накаливания. Фотосопротивление и лампа установлены на оптической скамье.ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЯ ЛР14 Вольтамперная характеристика фотосопротивления
Световые характеристики фотосопротивления
Выполнил: Хегай В.В. Группа № 0104 “____” _________ 2021 Преподаватель: Машков Ю.А. Обработка результатов К лабораторной работе 14 1)Вычислим фототок для r=20 см и r=10 см по формуле:  2)Построим графики зависимости темнового тока и фототоков от напряжения:  Рис.1 3-4)Вычислим значения фототоков для U=10В и U=15А и рассчитаем значения освещённости Е по формуле:   5) Построим графики зависимостей фототоков для U=10 и U=15В от освещённости Е:  Рис.2 6)Вычислим удельную чувствительность фотосопротивления:     7) Рассчитаем  ,  ,  и ,  и построим зависимость     Табл.3 Рис.3 8   ) Вычислим γ и его погрешность методом выборки: y=y̅±Δy̅ y= 3,9±1,6 Вывод: в данной лаб. работе были посчитаны значения фототока при фиксированных расстояниях от фотосопротивления до лампы(10 см и 20 см),а так же при фиксированных значениях напряжения(10 В и 15 В).Так же, были вычислены значения освещённости, удельной чувствительности фотосопротивления , и коэффициент  и его погрешность ( ). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
