В.М. Анисимов, Г.Э. Солохина - Методические указаная к лабораторным работам и темы докладов (1012829), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Выключить установку из сети.10. По градуировочному графику определить значениеrpи поформуле (4.16) вычислить постоянную Планка.11. Рассчитать относительную погрешность измеренийh h тeop100% .h тeopКонтрольные вопросы1. Какие виды спектров излучения Вы знаете?2. Что называется спектром поглощения? Приведите примеры.3. Для какой цели в работе служат ртутная лампа и лампа накаливания?4. Почему при пропускании света через раствор двухромовокислогокалия в спектре исчезают длины волн от зеленого до фиолетовогоцвета, а не красного или желтого?5.
Какой физический смысл заключен в постоянной Планка?6. Зачем в работе строят градуировочный график?ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 132Исследование параметров полупроводниковогокристаллического диодаЦель работы: снятие вольт–амперной характеристики при прямоми обратном включении диода; определение сопротивления диода припрямом включении.110Краткая теория и методика измеренийПолупроводниковые диоды представляют собой контакт двухпримесных полупроводников р- и n-типа и служат выпрямителямипеременного тока. Они изготавливаются обычно из германия иликремния и могут быть точечными или плоскостными в зависимости оттого, в точке или плоскости происходит контакт двух областей сразным типом проводимости.
В данной работе исследуютсяхарактеристики точечного германиевого диода.Вольт – амперная характеристика диода (зависимость тока отнапряжения) показана на рис.4.14.i(мА)Она состоит из двух ветвей: припрямом включении (u > 0) и обратном(u < 0). Для наглядности прямая иuобратная ветви вычерчены в разномiмасштабе, поскольку прямой токизмеряется в миллиамперах, а0u(В)uобратный – в микроамперах.Выпрямляющиесвойстваi (мкА)кристаллическогодиодахарактеризуютсякоэффициентомРис.
4.14выпрямления, равному отношениютоков для прямого и обратного включения при одной и той жевеличине напряжения:iпри u const(4.17)iгде i – прямой, i – обратный токи.Другой параметр кристаллического диода – величина внутреннегосопротивления Ri при прямом включении, т.е. в направлениипропускания тока:uRi.(4.18)iВеличина Ri может быть определена методом графическогодифференцирования по вольт–амперной характеристике (см. рис.4.14).Экспериментальная установкаДля исследования характеристик полупроводникового диодапредназначена экспериментальная установка, общий вид которойприведен на рис.4.15.Напряжение на германиевом диоде 3 изменяют с помощьюпеременного сопротивления 6.
Значения прямого тока определяют по111миллиамперметру 1, поставив переключатель 4 в соответствующееположение. Значения обратного тока определяют по микроамперметру2, предварительно изменив положение переключателя 4.312Ввкл.24прямойобратныйA5обратн.
ток1RmA6Vпрямой токРис. 4.15Вольтметр 5 имеет различные пределы измерения: u max = 3 В припрямом включении и umax = 15 В при обратном. Вся шкала вольтметрасоответствует N = 75 делениям. Цена 1 деления вольтметра припрямом включении:u max 3u00,04 B ,N75а при обратном:(4.19)15u00,2 B .75Порядок выполнения работы1. Подключить установку к сети 12 В. Включить установкутумблером.2. Снять вольт–амперную характеристику диода в прямомнаправлении. Для этого поставить переключатель 4 (рис.4.15) в нужноеположение и с помощью регулируемого сопротивления 6 увеличиватьнапряжение u от 0 до 2 В через 0,2 В.
При этом необходимо учестьцену деления вольтметра 5 согласно формуле (4.19). Для каждогозначения напряжения измерить по миллиамперметру 1 величинупрямого тока i. Результаты измерений занести в табл.4.5.112Таблица 4.5Прямоенапряжениеu В0,20,40,60,81,01,21,41,61,82,0Прямойтокi мАОбратноенапряжениеu В12345678910Обратныйтокi мкА3. Снять вольт–амперную характеристику диода при обратномвключении. Для этого установить переключатель 4 в положение“обратный” и с помощью регулируемого сопротивления 6 увеличиватьнапряжение на диоде от 0 до 10 В через 1 В (цена деления вольтметрапри обратном включении изменяется, см формулу (4.19)). Для каждогозначениянапряженияфиксировать обратныйтокiпомикроамперметру 2.
Записать измерения в табл.4.5.4. Отключить установку от сети.5. Построить вольт–амперную характеристику диода в разноммасштабе для прямого и обратного тока, чтобы ее вид соответствовалрис.4.14.6. По формуле (4.17) найти коэффициент выпрямления , взявзначения прямого i и обратного i токов при величине напряженияu = 1 В.Таблица 4.6№п.п.123456uВuВiмАRiОмlnRi–1137. Повольт–ампернойхарактеристикедиода определитьвнутреннее сопротивление диода Ri (4.18) при различных значенияхпрямого напряжения. Для этого разбить ось напряжений на 5 - 7одинаковых интервалов u (см. рис.4.14), для каждого интерваланайти соответствующие приращения тока i, и по формуле (4.18)рассчитать значение Ri.
Это значение Ri соответствует среднемузначению напряжения u в интервале. Полученные данные записать втабл.4.6.8. Построить график зависимости сопротивления от напряжения вполулогарифмическом масштабе: lnRi = f( u ).Контрольные вопросы1. Охарактеризуйте примесные полупроводники р- и n-типа.2. Что такое кристаллический полупроводниковый диод?3. Чтоназываетсякоэффициентомвыпрямленияполупроводникового кристаллического диода?4. В чем заключается метод графического дифференцирования длянахождения сопротивления Ri диода при прямом включении?5. Объясните вид вольт–амперной характеристики диода дляпрямого и обратного напряжения.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 136/137Определение чувствительности фотоэлемента ифотосопротивленияЦель работы: определение интегральной чувствительностифотоэлемента с запирающим слоем и удельной чувствительностифотосопротивления.Краткая теория и методикаизмеренийжелезоГСеленовый фотоэлемент (лаб. работаселенААзолото№ 136) с запирающим слоем имеетследующееустройство(рис.4.16).Железная пластинка, служащая первымэлектродом,покрываетсяслоемСветкристаллического селена, обладающегоРис.
4.16р–проводимостью.Наповерхностьселена наносится тонкий слой n–полупроводника (А–А). Вторымэлектродом служит полупрозрачный слой золота.114Свет проходит через тонкий слой золота и попадает в область р–nперехода, образующегося между n–полупроводником и селеном.Наблюдается так называемый вентильный фотоэффект (фотоэффектзапирающего слоя), в результате которого через гальванометр Г течетток.Интегральнойчувствительностью фотоэлементаназываетсяотношение фототока i к световому потоку, падающему насветочувствительную поверхность:i.(4.20)Здесь Ф – световой поток, единицы измерения которого [Ф] = 1 люмен (лм).Пусть свет от точечного источника токаP падает на поверхность фотоэлементаSплощадью S (рис.4.17).
Сила светаРисточника J кандел. Тогда на поверхностьфотоэлемента, находящегося на расстоянииdd, падает световой потокJ ,(4.21)Рис. 4.17гдеS d 2 – телесный угол, под которымвидна поверхность S из точки Р.Формулу (4.21) можно записать в видеJS.(4.22)d2Тогда согласно (4.20) интегральная чувствительность фотоэлементаравнаid2.(4.23)JSФотосопротивление (лаб.
работа № 137)Светсостоит из светочувствительного слоя3полупроводника 2 толщиной около 1 мкм,2нанесенного на стеклянную пластину 1(рис.4.18). На поверхность полупроводника1наносятсяэлектроды2,обычновыполняемыеиззолота.Рис. 4.18Светочувствительнаяповерхностьзаливается толстым слоем прозрачного лака. Фотосопротивлениемонтируется в пластмассовом корпусе.Поддействиемсветасобственнаяпроводимостьчистогополупроводника возрастает за счет появления свободных носителей115заряда. Следовательно, при подключении внешнего напряжения u вцепи будет течь ток.Интегральную чувствительность фотосопротивления можно такжеопределить по формуле (4.23). Но, в отличие от фотоэлементов сзапирающим слоем, у фотосопротивлений величина фототока зависитне только от освещенности, а и от приложенного напряжения.
Поэтомудляхарактеристикиихкачестваприменяютудельнуючувствительность .Удельной чувствительностью фотосопротивления называетсяотношение его интегральной чувствительности к приложенномунапряжению.(4.24)uС учетом формулы (4.23) получаемid2.(4.25)JSuФотопроводимостьполупроводниковыхфотоэлементовифотосопротивлений значительно выше, чем у фотоэлементов,основанных на внешнем фотоэффекте.Экспериментальная установкаДляопределениячувствительностифотоэлементаифотосопротивления предназначена экспериментальная установка,общий вид которой приведен на рис.4.19.d1652312ВвклвыклАф.элем. ф.сопр..VRРис. 4.194116На оптической скамье 3 размещаются: фотоэлемент с запирающимслоем 1, фотосопротивление 2 и источник света 4 – лампанакаливания. Подключение к измерительным приборам фотоэлементаи фотосопротивления осуществляется соответствующими тумблерами.Перемещая лампу 4, можно изменять расстояние d от фотоэлементадо лампы, которое измеряется по шкале на оптической скамье 3.Фототок измеряют микроамперметром 6.
Напряжение нафотосопротивлении изменяют с помощью переменного сопротивленияR и измеряют вольтметром 5.Параметры установки:радиус светочувствительной поверхности фотоэлемента R = 0,018 м,площадь поверхности фотосопротивления S = 35 10–6 м,сила света лампы J = 25 кд.Порядок выполнения работыУпражнение 1.Определение интегральной чувствительностифотоэлемента с запирающим слоем.1. Установить лампу 4 на расстоянии d = 0,8 м от фотоэлемента 1(рис.4.19).2. Подключить лампу к сети 220 В.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
