2. Методические указания.
Цель работы:
Изучение принципа действия фотоэлектронных преобразователей с внешним и внутренним фотоэффектом.
Измерение вольтамперной характеристики фотодиода.
Изучение устройства и принципа действия солнечных элементов и его характеристик.
Измерение вольтамперной характеристики фотодиода, фоторезистора и фототранзистора при разном освещении
Оборудование и приборы:
вольтметр
осветитель с управляемой яркостью (управляется ручкой на блоке питания осветителя)
фотоэлемент типа Ф-2(область спектральной чувствительности 350-1000 нм напряжение между фотокатодом и анодом 30-300 В)
Батарея последовательных 3 солнечных элементов (Характеристики одного элемента: S=11x38 мм, Imax=0,12 A Umax=0,47 B)
фотоэлементы: фотодиод, фототранзистор и фоторезистор, которые вместе с осветителем объединены корпусом
Исследование характеристик вакуумного светодиода.
Ход работы:
Исследование зависимости фототока от интенсивности освещения и вычисление максимальной кинетической энергии фотоэлектронов.
1.Собрать электрическую схему согласно рис.1., подключив к аноду положительный вывод источника, к катоду отрицательный. Установить значение напряжения питания 00,0.
1.1 Установить максимальную яркость осветителя (ручка в положении 1)
1.2 Измерить напряжения на резисторе (R=16.8 кОм, встроено в конструкцию стенда) в зависимости от напряжения источника питания. Напряжение на источнике менять от 0 до 50 В, через 3 В. Повторить измерения зависимость 3 раза. Результаты свести в таблицу 1.
Таблица 1. Освещение максимально.
U пит. (V) |
0 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UR (mV) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
URср.(mV) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iф (mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычислить значения
фототока в каждой точке (
),
результаты занести в табл.1.
1.3. Установить значение напряжения питания 00,0. Поменять полярность подаваемого на фотодиод напряжения. (поменять местами штекера на источнике питания).
1.4. Измерить напряжения на резисторе в зависимости от напряжения источника питания, меняя напряжение питания на 0.1 В, пока напряжение на резисторе не станет равным 0 В. Повторить измерение зависимости 3 раза. Результаты свести в таблицу 2.
Таблица 2. Освещение максимально.
U пит. (V) |
0 |
-0.1 |
-0.2 |
-0.3 |
|
|
|
|
|
|
|
UR (mV) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
URср.(mV) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iф (mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5. Уменьшить освещенность фотоэлемента (повернуть ручку во второе положение), повторить пп.1.2-1.4, результаты занести в таблицы 3 и 4, аналогичные таблицам 1 и 2.
1.6. Построить графики зависимости тока от напряжения источника питания и освещенности по таблицам. Построить в большем масштабе зависимость при отрицательном напряжении.
1.7. Определить запирающее напряжение фотодиода.
2.1. Подключить батарею солнечных элементов к измерительному прибору
2.2. Осветить батарею солнечных элементов (U=8В, начальное значение тока I=100mA)
2.3. Измерить напряжение солнечной батареи в зависимости от освещенности (варьировать значением освещенности изменением напряжения осветителя от 2 до 8 В. Измерение при каждом значении освещенности проводить не мене 3 раз. Результаты занести в таблицу 3.
Таблица 3.
Освещенность (значение тока осветителя) |
|
|
|
|
|
|
|
U бат. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U бат. ср. |
|
|
|
|
|
|
|
2.4. Построить характеристику преобразования фотоэлемента.