Эксперимент

Для исследования характеристик фоторезистора имеется спе­циальная установка. Труба с откидной крышкой укреплена на подставке. На одном конце трубы наглухо вмонтирован осветитель Л (лампочка), которая подключается к источнику постоянного напряжения на 6В через реостат на 4-6 Ом. В цепи осветителя включается амперметр на 3А. Вдоль трубы может перемещаться специальный держатель, на котором закреплен фоторезистор. К клеммам фоторезистора припаяны два провода для подключения к цепи постоянного тока с ЭДС на 30 В.

УПРАЖНЕНИЕ 1. Снятие вольтамперных характеристик фоторезистора.

С

A

30В

обрать цепь по схеме (рис. 4).

Р

А

ис. 4.

1. Установить фоторезистор на наибольшем расстоянии от осветителя (r = 30 см). Установить в цепи осветителя ток не менее 2,5А и во время опытов следить за его постоянством.

2. Отключить осветитель и снять темновую ВАХ фоторезистора.

3. Включить осветитель. Снять зависимость тока в фоторезисторе от приложенного напряжения, изменяя напряжение через 2-4В до 24 В. Затем, приближая фоторезистор к осветителю снять таким же образом зависимость Iсв=f(U) через каждые 5 см до расстояния между осветителем и фоторезистором в 10 cм. (Расстояние между осветителем и фоторезистором измерять по шкале, нанесенной на подставке). По результатам измерений построить зависимость I_Т=f(U) и i_cb=i(u) на одном графике.

4. По формуле (9) вычислить для расстояний между осветителем и фоторезистором r_i =10см, 15см, 25см значения фототока I_Ф для всех значений напряжения на фоторезисторе. Построить график I_Ф =f(U).

Объяснить полученный результат. Результаты измерений занести в таблицу.

УПРАЖНЕНИЕ 2. Снятие световых характеристик фоторезистора.

Схема та же, что и в упражнении 1.

1. Установить фоторезистор на наибольшем расстоянии от осветителя. Подать на него напряжение 10В и следить за его постоянством.

2. Измерить темновой ток i_t при отключенном осветителе.

3. Включить осветитель. Измерить 1св и найти значение фототока I_Ф =I_СВ –I_Т. Передвинуть фоторезистор на 5 см ближе к осветителю (между осветителем и фоторезистором расстояние r_i ) и снова найти I_ф и т.д. через каждые 5 см, приближая фоторезистор к осветителю до расстояния r_i=10 см. Повторить те же измерения при напряжении на фоторезисторе 14 В и 18 В. Результаты измерений занести в таблицу. Построить график зависимости фототока от освещенности.

I_Ф

0 (r₁/r_i)²

Рис. 5

Когда фоторезистор находится на небольшом расстоянии r_i от осветителя, его освещенность мо­жет быть вычислена по формуле:

E=J/r_i, где J – сила тока.

При приближении фоторезистора с осветителем до расстояния (r_i=30, 25, 20, 15, 10см.) его освещенность окажется равной:

Ei= J/r_i

Составим соотношение;

E_i/E₁ = (r1/r2)²; E_i = E₁(r₁/r_i)²

Отложим по оси абсцисс относительную освещенность фоторезистора, равную (r₁/r_i), а по оси ординат соответствующее значение фототока, в результате получим световую характеристику фоторезистора (рис. 5). Используя результаты измерении упр.2 найти значение светового сопротивления фоторезистора R_Ф=U/I_Ф и построить график зависимости R_Ф=f(r₁/r_i), отложив, по оси абсцисс (r₁/r_i)² а по оси ординат R_Ф .

R_Ф

0. (r₁/r_i)²

Рис. 6

УПРАЖНЕНИЕ 3. Снятие спектральной характеристики фоторезистора.

Схема та же, что и в упражнении 1.

Устанавливают фоторезистор на расстоянии 10-15 см от осветителя. Измеряют темновой ток при напряжении на фоторезисторе 10В. Включают осветитель. Через щель в оправе осветителя поочередно вставляют светофильтры и находят фототок для каждого светофильтра. Затем повторяют измерения при напряжении на фо­торезисторе 14В. Результаты измерений заносят в таблицу. Строят график зависимости Iф = f()

.

№ n/n	ЦВЕТ	ДЛИНА ВОЛНЫ (нм)	IФ (мкА)
			U=10B	U=14B
1	КРАСНЫЙ	675
2	ЖЁЛТЫЙ	612
3	ЗЕЛЁНЫЙ	521
4	ГОЛУБОЙ	497
5	ФИОЛЕТОВЫЙ	421

Контрольные вопросы

1. Что такое фотопроводимость?

2. Какие основные процессы влияют на фотопроводимость полупроводника? Что такое фоторезистор и как он устроен?

4. Основные характеристики фоторезистора и как они получаются на опыте?

5. Что такое внутренний фотоэффект?

6. Красная граница внутреннего фотоэффекта для собственного и примесных полупроводников?

7. Что такое темновой ток и чем он обусловлен?