Описание экспериментальной установки
Установка для измерения вольт-амперных и световых характеристик фотодиодов выполнена в соответствии с электрической схемой, представленной на рис. 7.
В нее входят два источника питания: переменный на 12 В для питания осветителей и стабилизированный источник постоянного напряжения БП для питания фотодиодов в фотодиодном режиме. В качестве осветителей используются три одинаковых лампы накаливания EL типа ЛН-0,15 с силой света J=0,15 кд, которые с допустимой погрешностью будем считать точечными источниками. Падающий на фотодиод световой поток Фv в люменах (лм) в световой системе величин определяется по формуле:
где J-сила света лампы накаливания, кд; Sфд –активная площадь фотодиода, м2; l – расстояние между нитью лампы и приемной площадкой фотодиода, м. Определить поток излучения Фе в ваттах (мощность излучения) в энергетической системе величин можно из соотношения Фv =683чгФе , где чг – коэффициент использования глазом потока излучения. Считая для излучения лампы накаливания чг =0,0293, получим поток излучения Фе в Вт: Фе= Фv /683чг= Фv /20.
В работе исследуются три фотодиода ФД, параметры которых заданы в таблице 1.
Таблица 1
№ ФД |
Марка ФД |
Sфд, мм2 |
лmax , мкм |
l, мм |
ФД1 |
ФД 11К |
2,5 |
0,91 |
50 |
ФД2 |
ФД 9К |
19,4 |
0,88 |
50 |
ФД3 |
ФД263 |
16,0 |
0,82 |
50 |
Фотодиоды расположены на расстоянии l =50 мм от источников света. Включение источников света осуществляется кнопочными переключателями SA2 и SA3 в соответствии с электрической схемой на рис. 7: нажатие ("1") SA2 включает одну лампу накаливания, нажатие ("1") SA3 при отжатом ("0") SA2– две лампы накаливания, нажатие ("1") SA2 и SA3 включает три лампы. При этом световые потоки меняются дискретно и равны Ф1 =Ф, Ф2 =2Ф, Ф3 =3Ф.
Переключатель SA1 меняет режим работы фотодиода: при отжатой ("0") кнопке осуществляется фотодиодный режим работы фотодиода, при нажатой ("1") – вентильный.
Фотодиоды включаются в цепь кнопочными переключателями SA4, SA5: ФД1 – при отжатых ("0") кнопках SA4, SA5, ФД2 – при нажатой ("1") кнопке SA4 и отжатой ("0") кнопке SA5, ФД3 – при нажатой ("1") кнопке SA5.
В фотодиодном режиме обратное смещение на фотодиоде меняется сопротивлением R1 и измеряется вольтметром V1 в пределах 0…5 В, протекающий при этом ток измеряется микроамперметром А с пределами измерения 0…700 мкА. В вентильном режиме протекающий через исследуемый фотодиод ток меняется сопротивлением R2 , а напряжение на выводах фотодиода измеряется вольтметром V2 с пределами измерения 0…0,5 В.
Внимание! Описанное положение переключателей SA1-SA5 на передней панели установки обозначено символами "0" и "1": "0" – соответствующая кнопка отжата, "1" – нажата.
Любые переключения осуществлять при крайних левых положениях резисторов R1 и R2!