Вопросы к лабораторной работе № 3



1. В чем заключается явление фотопроводимости?

2. Объясните принцип работы фоторезистора. Где могут применяться фоторезисторы?

3. Какие основные достоинства и недостатки фоторезисторов.

4. Перечислить возможные механизмы фотопроводимости.

5. Какова роль поверхностной рекомбинации в явлении фотопроводимости?

6. Каков механизм образования фото-ЭДС при освещении p-n перехода?

7. Что такое инерционность фотодиодов и фотоэлементов?

8. Какие основные характеристики и параметры фотоэлементов и фотодиодов?

9. В чем отличие фотодиодного и фотогальванического режимов работы фотодиода?

10. Где используются полупроводниковые диоды?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Исследование барьерного фотоэффекта и снятие вольтамперной характеристики фотодиода

Цель работы:снять экспериментально вольт-амперные характеристики фотодиода диодной оп­топары в генераторном и диодном режимах при нескольких значениях входного тока (ос­вещённости).

Общие сведения и описание лабораторной установки

Барьерный или вентильный фотоэффект заключается в возбуждении ЭДС на гра­нице раздела двух разнородных полупроводников под действием света. Для иллюстрации этого явления в данной работе используется диодная оптопара.

Диодная оптопара может работать в генераторном и фотодиодном режиме. Семей­ство вольтамперных характеристик при различных освещённостях показано на рис. 2.4.1. В генераторном режиме при облучении оптронного фотодиода в нём возникает генерация неосновных носителей заряда – пар электронов и дырок. Свободные электроны и дырки

разделяются электрическим полем перехода и заряжают р – область положительно, а п – область отрицательно. Потенциальный барь­ер р-n перехода уменьшается и на выходных зажимах оптрона появляется фото-ЭДС 0.7...0,8 В. В фотогенераторном режиме за­висимость фото-ЭДС от интенсивности ос­вещения (входного тока оптопары) нелиней­на, так как фото-ЭДС не может превышать контактной разности потенциалов 0,5...0,8 В.

Если к фотодиоду приложено обрат­ное напряжение больше 0,5 В, то электроны и дырки, генерированные излучением увели­чивают обратный ток. Это фотодиодный ре­жим. Величина обратного фототока практи­чески линейно возрастает с увеличением си­лы света излучающего диода. В раОоте снимаются экспериментально вольтамперные ха­рактеристики фотодиода в генераторном и фотодиодном режимах при нескольких значе­ниях входного тока (освещённости).

Принципиальная схема лабораторной установки показана на рис. 2.4.2, а схема со­единений на рис. 2.4.3. Для изучения явления барьерного (вентильного) фотофотоэффекта в данной работе используется диодная оптопара (миниблок ЗОДЮ1Б). Для питания ис­точника облучения используется регулируемый источник постоянного напряжения из блока генераторов напряжений. Для снятия вольтамперной характеристики используется USB осциллограф. Для этого к фотодиоду через сопротивление 1 кОм подводится синусои­дальное напряжение от генератора. На вертикальный вход осциллографа (Канал2,У) пода­ётся сигнал с резистора 1 кОм, пропорциональный току, а на горизонтальный вход (Ка­нал 1, Х)подаётся напряжение с фотодиода. Таким образом, на дисплее формируется кри­вая I(U). Для отображения вольтамперных характеристик как показано на рисунке 4.1 сигнал горизонтального канала X надо инвертировать.

 

 


Рисунок 4.1 – Вольтамперная характеристика

 

Рисунок 4.2 – Принципиальная схема для снятия вольтамперной характеристики фотодиода оптопары

Рисунок 4.3 – Схема соединений для снятия вольтамперной характеристики фотодиода оптопары

 

 

Таблица 4.1 – Перечень аппаратуры

Обозначение Наименование Тип Параметры
G1 Однофазный источник питания 218 -220 В /16 А
G2 Блок генераторов напряжений с наборным полем 213.2 ±15 В, 0...+13 В, -0...12В, 0,2 Гц...200 кГц
PP1 Мультиметр 1416 Цифровой мультиметр MY60T
A1 Набор миниблоков «Электро­технические материалы» 600.18.1 Миниблоки «3ОДЮ1Б» и «Резистор 1 кОм»

 

Указания по проведению эксперимента:

1. Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, вы­ключены.

2. Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений (рисунок 4.3).При подключении осциллографа аттенюаторы пробников-делителей установите в положение xl. Для подключения пробников-делителей к цепи испольхзуйте подпружиненные штыри из комплекта аксессуаров.

3. Ручку регулирования выходного напряжения 0...15 В генератора постоянного на­пряжения G2 (213.2) поверните против часовой стрелки до упора.

4. На мультиметре выберите режим измерения постоянного напряжения 2 В.

5. Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в од­нофазном источнике питания G1.

6. Подключите кабель USB к осциллографу и к ноутбуку. При работающем компью­тере подключайте кабель USBсначала к осциллографу, а затем, к ноутбуку.

7. Включите ноутбук и активизируйте программу осциллограф. (Ярлык DSO- 2090USB на рабочем столе).

8. Включите выключатель «СЕТЬ» блока генераторов напряжений G2. Включите пи­тание мультиметра.

9. Осуществите холостой ход фотодиода в генераторном режиме. Для этого разомк­ните цепь фотодиода, вынув из гнёзд наборного поля имниблок «Резистор 1 кОм». Подайте ток в светодиод термопары, повернув ручку регулятора постоянного на­пряжения вправо. Пронаблюдайте на дисплее за появлением фотоЭДС по измене­нию показания вольтметра. Заметьте максимальное значение ЭДС при максималь­ном входном токе оптопары.

10. Вставьте на место миниблок «Резистор 1 кОм».

11. Установите частоту синусоидального сигнала 0,5 кГц и включите режим X-YиБВосциллографа, поставив метку в окне X-Y панели «EasyControl». Выведите изображение точки (при отсутствии входных сигналов) в центр экрана осцилло­графа.

12. Поверните регулятор амплитуды сигнала вправо до упора (максимальная амплиту­да) и вращайте ручку регулятора

13. входного тока влево – вправо. На­блюдайте за изменением вольтамперной характеристики фотодиода.

14. Три характеристики (при нулевом входном токе среднем и максималь­ном) перерисуйте по точкам в отчёт (рисунок 4.4), либо сохраните соответ­ствующие файлы.

15. Закройте окно виртуального осцил­лографа, нажав на кнопку х.

16. Закройте все окна и выключите но­утбук, используя кнопку «ПУСК».

17. Разберите цепь.

 

Рисунок 4.4 – Вольтамперные характеристики

 


Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 667; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!