Вивчення фотоелектричних явищ в напівпровідниках та характеристик напівпровідникового фотоелемента
Аналіз основних рис фотопровідності, явищ зовнішнього й внутрішнього фотоефекту. Дослідження законів внутрішнього фотоефекту на прикладі одержання вольт-амперної і світлової характеристик напівпровідникового фотоопору. Розрахунок його питомої чутливості.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 09.07.2017 |
| Размер файла | 16,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Міністерство освіті і науки України
ВДТУ
Кафедра Фізики
Лабораторна робота
Виконав ст. гр. РЗ - 01
Вільчинськиій В.Л.
Перевірив Мельник М.Д.
Вінниця 2002
Тема: Вивчення фотоелектричних явищ в напівпровідниках та характеристик напівпровідникового фотоелемента.
фотопровідність фотоефект напівпровідниковий фотоопір
Мета роботи: вивчити закони внутрішнього фотоефекту на прикладі одержання вольт-амперної і світлової характеристик напівпровідникового фото опору та знаходження його питомої чутливості.
Теоретичні відомості
Суттєва різниця електронного спектра металів і напівпровідників, що описана раніше, визначає специфіку поглинання світла напівпровідниками. Розглянемо власний напівпровідник з шириною забороненої зони Eg, енергетична діаграми якого показана на рис1.
Тут Ev - верхній енергетичний рівень заповненої зони, Eв - нижній енергетичний рівень вільної зони або зони провідності, Ef - рівень Фермі.
Очевидно, що Eg = Eв - Ev.
При Т = 0 в зоні провідності є деяка кількість вільних електронів, а в валентній зоні - така ж кількість дірок. Нехай на зразок падає світло частою V.
Оскільки рекомбінація визначає собою суттєві риси фотопровідності, слід врахувати два найважливіші з них:
1. пряма рекомбінація або рекомбінація зона - зона, при якій з'єднання електрона з дирок відбувається завдяки переходові електрона із зони провідності в пустий стан валентної зони. При цьому надлишок енергії електрон розсіює, здебільшого випромінюючи фотон;
2. рекомбінація за участю домішок і дефектів. У цьому випадку вільні електрони рекомбінують з зв'язаними дірками на домішках і дефектах, а вільні дірки - з зв'язаними електронами.
Порядок виконання роботи
Завдання 1
Зняття вольт - амперної характеристики, того залежності сили фотоструму I від напруги U.
1. Ввімкнути установку в міську мережу.
2. Встановити віддаль R джерела світла від фото опору 10 - 15 см.
3. Змінюючи напругу від нуля до максимального значення, через кожні 10 В фіксувати значення струму I.
4. Дослід повторити для R = 25 - 30 см.
5. Всі дані вимірювань занести в таблицю.
Завдання 2
Знаття світлової характеристики, тобто залежності сили фотоструму від величини освітленості фото опору.
1. Встановити постійну напругу 80 В.
2. Змінюючи віддаль R від максимального до мінімального значення, через кожні 5 см фіксувати величину фотоструму.
3. Дослід повторити для U = 150 В.
4. Всі дані вимірювання занести в таблицю.
Завдання 3
Визначення питомої чутливості фото опору, тобто величини сили фотоструму при одиничних значення напруги та світлового потоку Ф.
(1)
Виховуючи, що світловий потік Ф, який падає на поверхню площею S, може бути знайдений через величину освітленості Е цієї поверхні за формулою:
(2)
а освітленість визначається через силу світла І джерела співвідношенням:
(3)
з формули (1) одержимо остаточний вираз для розрахунок питомої чутливості фото опору:
(4)
Обробка результатів експерименту та їх аналіз
1. За даними таблиці завдання 1 побудувати залежність І = f(U) для різних R на одному графіку. Незалежну змінну U відкладати вздовж горизонтальної осі.
2. За формулою (3) обчислити освітленість відповідно всім значенням R таблиці завдання 2, взявши силу світла лампочки І рівною 1,8 кандели.
3. За даними таблиці завдання 2 побудувати залежність І = f(E). Незалежну змінну Е відкладати вздовж горизонтальної осі.
4. За формулою (4) для певного значення R вирахувати не менше трьох разів К0 при різних U і відповідних їх І. Знайти абсолютну та відносну похибки.
5. Зробити аналіз результатів роботи та висновки з нього.
м2
|
l |
U |
10 В |
20 В |
30 В |
40 В |
50 В |
60 В |
70 В |
|
|
10 см |
Іф |
0,1мА |
0,18мА |
0,28мА |
0,36мА |
0,42мА |
0,56мА |
0,66мА |
|
|
30 см |
Іф |
0,01мА |
0,03мА |
0,04мА |
0,06мА |
0,08мА |
0,1мА |
0,12мА |
U1 = 80 В світлова характеристика
|
l |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
|
|
I(мА) |
0,7 |
0,42 |
0,29 |
0,18 |
0,12 |
0,1 |
0,08 |
0,065 |
0,06 |
0,05 |
0,045 |
0,04 |
U2 = 120 В
|
l |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
|
|
I(мА) |
1,18 |
0,63 |
0,46 |
0,31 |
0,22 |
0,16 |
0,14 |
0,11 |
0,09 |
0,08 |
0,06 |
0,045 |
Контрольні запитання
1. Явища зовнішнього та внутрішнього фотоефекту.
2. Пояснити фотоелектричні явища в напівпровідниках з точки зору зонної теорії.
3. Назвати і обґрунтувати позитивні та негативні сторони фото опорів. Навести приклади їх застосування.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Вивчення основних закономірностей тліючого розряду. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів. Дослідження впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників.
методичка [389,4 K], добавлен 20.03.2009Вивчення закономірностей тліючого розряду, термоелектронної емісії. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту, впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів.
учебное пособие [452,1 K], добавлен 30.03.2009Спостереження броунівського руху. Визначення відносної вологості повітря, руйнівної напруги металу. Вивчення властивостей рідин. Розширення меж вимірювання вольтметра і амперметра. Зняття вольт амперної характеристики напівпровідникового діода.
практическая работа [95,3 K], добавлен 14.05.2009Предмет, методи і завдання квантової фізики. Закони фотоефекту. Дослідження Столєтова. Схема установки для дослідження фотоефекту. Фотоефект як самостійне фізичне явище. Квантова теорія, що описує фотоефект. Характеристика фотоелементів, їх застосування.
лекция [513,1 K], добавлен 23.11.2010Отримання швидкісних і механічних характеристик двигуна в руховому та гальмівних режимах, вивчення його властивостей. Аналіз експериментальних та розрахункових даних. Дослідження рухового, гальмівного режимів двигуна. Особливості режиму проти вмикання.
лабораторная работа [165,5 K], добавлен 28.08.2015Розрахунок електричної мережі будівлі. Система захисту від блискавки. Заземлення, його паспорт. Світлотехнічні показники освітлення, кількість світильників. Розрахунок середньомісячного споживання електроенергії для внутрішнього та зовнішнього освітлення.
контрольная работа [3,5 M], добавлен 06.11.2016Розрахунок магнітних провідностей повітряних зазорів. Побудова вебер-амперної характеристик ділянок магнітного кола, порядок та етапи складання схеми його заміщення. Розрахунок головних параметрів магнітного кола. Побудова тягової характеристики.
курсовая работа [695,2 K], добавлен 17.04.2012Загальні вимоги до систем сонячного теплопостачання. Принципи використання сонячної енегрії. Двоконтурна система з циркуляцією теплоносія. Схема роботи напівпровідникового кремнієвого фотоелемента. Розвиток альтернативних джерел енергії в Україні.
реферат [738,1 K], добавлен 02.08.2012Аналіз та обґрунтування конструктивних рішень та параметрів двигуна внутрішнього згорання. Вибір вихідних даних для теплового розрахунку. Індикаторні показники циклу. Розрахунок процесів впускання, стиску, розширення. Побудова індикаторної діаграми.
курсовая работа [92,7 K], добавлен 24.03.2014Загальні відомості, вольт-амперна характеристика, p-i-n структури, фізичний механізм та заряд перемикання напівпровідникового діода. Особливості та експерименти по визначенню заряду перемикання сплавних, точкових, дифузійних та епітаксіальних діодів.
дипломная работа [863,1 K], добавлен 16.12.2009Застосування віскозиметрів для дослідження реологічних характеристик рідин, характеристика їх видів, переваг та недоліків. Аналіз точності і відтворюваності вимірів. Метод конічного еластоміра. Дослідження гірських порід і їх реологічних характеристик.
контрольная работа [244,0 K], добавлен 22.01.2010Розрахунок магнітних провідностей: робочого та неробочого зазору. Розрахунок питомої магнітної провідності розсіювання, тягових сил. Складання схеми заміщення та розрахунок параметрів. Алгоритм розрахунку розгалуженого магнітного кола електромагніта.
курсовая работа [46,3 K], добавлен 29.09.2011Характеристики і параметри чотириелементного безкорпусного фотодіода (ФД). Розрахунок можливості реалізації рівня фотоелектричних параметрів. Дослідження параметрів та характеристик розробленого ФД. Вимірювання часу наростання та спаду фотоструму ФД.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.10.2013Розрахунок дифузійного p-n переходу. Визначення коефіцієнта дифузії та градієнта концентрацій. Графік розподілу концентрації домішкових атомів у напівпровіднику від глибини залягання шару. Розрахунок вольт-амперної характеристики отриманого переходу.
курсовая работа [675,8 K], добавлен 18.12.2014Експериментальне отримання швидкісних, механічних характеристик двигуна у руховому і гальмівних режимах роботи. Вивчення його електромеханічних властивостей. Механічні та швидкісні характеристики при регулюванні напруги якоря, магнітного потоку збудження.
лабораторная работа [91,8 K], добавлен 28.08.2015Вибір напівпровідникового перетворювача, розрахунок параметрів силового каналу вантажопідйомного візка. Вибір електричного двигуна та трансформатора. Розрахунок статичних потужностей механізму, керованого перетворювача, параметрів механічної передачі.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 01.03.2013Визначення коефіцієнтів у формі А методом контурних струмів. Визначення сталих чотириполюсника за опорами холостого ходу та короткого замикання. Визначення комплексного коефіцієнта передачі напруги, основних частотних характеристик чотириполюсника.
курсовая работа [284,0 K], добавлен 24.11.2015Устройство структуры металл-диэлектрик–полупроводник. Типы полупроводниковой подложки. Экспериментальное измерение вольт-фарадных характеристик и характеристика многослойных структур. Методология электрофизических измерений, описание их погрешности.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.01.2011Фотоефект у р-n-переходах. Поняття та принцип дії фотодіоду, його функціональні особливості, різновиди та оцінка чутливості. Вибір матеріалу для виготовлення фотодіодів, опис конструкції, розрахунок можливості реалізації рівня фотоелектричних параметрів.
дипломная работа [933,5 K], добавлен 14.07.2013Суть та використання капілярного ефекту - явища підвищення або зниження рівня рідини у капілярах. Історія вивчення капілярних явищ. Формула висоти підняття рідини в капілярі. Використання явищ змочування і розтікання рідини в побуті та виробництві.
презентация [889,7 K], добавлен 09.12.2013
