elektrotex (722567), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Недостатками фоторезисторов являются значительная зависимость сопротивления от температуры, характерная для полупроводников, и большая инерционность, связанная с большим временем рекомбинации электронов и дырок после прекращения облучения. Постоянная времени  различных типов фоторези­сторов колеблется в пределах 410^-5 …310^-2 с. Так, для фоторе­зисторов марок ФС-КО, ФС-К1  = 210^-2 с, для ФС-А1 –  = 410^-2 с. Это ограничивает быстродействие и затрудняет контроль быстрых изменений освещенности в приборах с фоторезисторами (рис.4.3).

2. Описание экспериментальной установки

Ф оторезистор (рис. 4.4) состоит из диэлектрической пла­стины 1, на которую нанесен слой светочувствительного полупроводникового вещества 2. С противоположных сторон этого слоя укреплены электроды 3. Для защиты от механи­ческих воздействий фоторезистор запрессовывается в пластмассовую оправу с прозрачным окном, штырьки которой соединены с его электродами.

В лабораторной установке фоторезистор располагается внутри темновой камеры на специальной панели. Рядом размещается фотоэлемент, являющийся датчи­ком люксметра – прибора, измеряющего освещенность. В противоположном конце ка­меры на одинаковом расстоя­нии от фоторезистора и фотоэлемента помещен источник света с регулируемым световым потоком. Ручка регулятора потока расположена на лицевой панели установки. Там же указаны облучаемая площадь и темновое сопротивление фоторезистора. Для измерения сопротивления и тока фоторезистора используется универсальный цифровой вольтметр. Вольтамперные характеристики снимают по схеме рис. 2.5.

3. Порядок проведения работы.

1. Определение зависимости сопротивления фоторезистора от освещенности.

Подготовить цифровой вольтметр к измерению сопротивлений, для чего переключатель рода работ установить в положение «R», предел измерения – «10 мОм». Подключить цифровой вольтметр к клеммам фоторезистора, расположенным на правой боковой панели лабораторной установки.

Подать напряжение на стенд, переведя тумблер питания, расположенный на лицевой панели, в положение «Вкл». Изменяя освещенность регулятором на лицевой панели в соответствии со значениями в табл. 4.1, измерить и занести в табл. 4.1 сопротивление фоторезистора.

Таблица 4.1

1. Снятие семейства вольтамперных характеристик фоторезистора.

Собрать схему в соответствии с рис. 2.5. Подготовить цифровой вольтметр к измерению тока, для чего переключатель рода работ поставить в положение «мкА», предел измерения «100». Установить освещенность Е = 10 лк. Изменяя напряжение на выходе источника постоянного напряжения от 0 до 30 В (через 5 В), измерить и занести в табл. 4.2 значения тока через фоторезистор. Повторить опыт при значениях освещенности 15, 25 лк. Темновой ток (при Е = 0) рассчитать по закону Ома:

Таблица 4.2

1. Определение зависимости интегральной чувствительно­сти фоторезистора от величины освещенности.

Зависимость S_и(E) определяется по схеме предыдущего опыта при неизменном значении напряже­ния U = 25 В. Результаты опыта и рас­четов занести в табл. 4.3.

Таблица 4.3

4. Оформление отчета

1. Привести схемы экспериментальных установок, данные измерительных приборов и исследуемого фоторезистора.

2. Оформить таблицы с результатами измерений и вычислений. При расчетах использовать формулы (4.1), (4.2).

3. Построить графики R(E), S_и(E) и семейство ВАХ U(I) фоторезистора при освещенностях Е = 10, 15, 25 лк.

4. Сделать краткие выводы по результатам проведенных исследо­ваний.

Контрольные вопросы

1. Что такое фоторезистор, из каких материалов его изготавливают?

2. Чем обусловлена фотопроводимость полупроводников?

3. В чем отличие между внутренним и внешним фотоэффектом?

4. Что такое темновое сопротивление, от чего зависит его величина?

5. Что понимают под интегральной чувствительностью фоторезистора?

6. Что такое световая характеристика? В чем причина ее нелинейности?

7. Почему ВАХ фоторезистора при постоянной освещенности линейна?

8. В чем основные недостатки фоторезисторов?

Работа 6. Исследование свойств сегнетоэлектриков

Цель работы – экспериментальная проверка основ­ных теоретических положений, определяющих физические процессы в сегнетоэлектриках при их периодической переполяризации; приобретение практических навыков в построении основной кривой поляризации D(E) и определении потерь в сегнетоэлектрике.

1. Краткие сведения из теории

Сегнетоэлектриками называют кристаллические диэлектрики, диэлектрическая проницаемость которых достигает больших значений (порядка 10⁴…10⁵) и зависит от напряженности электрического поля, температуры и предварительной поляризации.

При поляризации любого диэлектрика , где – вектор электрического смещения, – вектор напряженности внешнего электрического поля, – поляризованность диэлектрика, которая представляет собой электрический момент единицы его объема, _o – электрическая постоянная.

Поляризованность вещества пропорциональна напряженности электрического поля: где  – абсолютная диэлектрическая восприимчивость вещества. В силу этого . Параметр (6.1) носит название абсолютная диэлектрическая проницаемость и характеризует способность диэлектрика к поляризации. Относительная диэлектрическая проницаемость определяется выражением . (6.2)

Сегнетоэлектрики обладают самопроизвольной (спонтанной) поляризацией, связанной с наличием в структуре материала микроскопических областей – доменов, внутри которых диэлектрик поляризован до насыщения. Отдельные домены имеют различные направления электрических моментов. Результирующий электрический момент при этом равен нулю. Если сегнетоэлектрик подвергнуть воздействию внешнего электрического поля, домены ориентиру­ются по полю, и он оказывается поляризованным во всем объеме.

Вследствие доменной структуры поляризованность и диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков достигает огромных по сравнению с линейными диэлектриками значений.

Процесс поляризации сегнетоэлектриков во внешнем электрическом поле имеет две основные стадии. На первой стадии происходит смещение границ и рост тех доменов, ориентация векторов поляризации которых наиболее близка к ориентации внешнего поля. На второй – вращение векторов поляризации доменов и их установка параллельно направлению поля. В сильных полях число доменов, не сориентированных по полю, уменьшается, что приводит к постепенному замедлению поляризации – насыщение сегнетоэлектрика.

П
ри циклическом изменении напряженности поля в сегнетоэлектрике наблюдается явление диэлектрического гистерезиса, состоящее в фазовом запаздывании электрического смещения относительно напряженности внешнего поля (рис.6.1).

Кривая, соединяющая вершины гистерезисных циклов поляризации называется основной кривой поляризации. На рис. 6.2 приведены типовые графики основной кривой поляризации и зависимости диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика от напряженности электрического поля. При определенной напряженности Е_а, которая соответствует касательной 0а, проведенной из начала координат к кривой D = f(E), диэлектрическая проницаемость  достигает максимального значения.

Характеристики

Список файлов реферата