Вольт амперная характеристика вакуумного фотоэлемента
Вольт амперная характеристика вакуумного фотоэлементаЛабораторная работа № 20. Исследование характеристик вакуумного фотоэлемента
=== Скачать файл ===
Фотоэлектрические преобразователи предназначены для преобразования светового излучения в электрический сигнал. Работа их основана на том, что при падении на поверхность некоторых тел световые лучи сообщают часть своей энергии электронам, переводя их с одних электронных уровней на другие, следствием чего является выход электронов на поверхность тела или переход их из состояния, связанного с атомами, в свободное состояние. Явление выхода электронов на поверхность металлов под действием световых лучей называется фотоэлектронной эмиссией. Если сообщить эмитируемым электронам упорядоченное движение, поместив эмитирующую поверхность в электрическое поле, то получим электрический ток, называемый фототоком. Очевидно, фототок может возникать не только за счет эмитируемых на поверхность электронов, но также за счет электронов, выбитых квантами света из электронных орбит атома и остающихся свободными внутри вещества. Внешний фотоэффект заключается в возникновении фотоэлектронной эмиссии на поверхности металлического электрода, освещаемого световыми лучами. Упорядоченное движение фотоэлектронам сообщается при помощи электрического поля, создаваемого между электродами. Поверхность одного из них является эмитирующей. Она покрывается металлом, обладающим повышенным фотоэффектом. К числу таких металлов относятся цезий, рубидий, торий, натрий и т. Тонкий эмитирующий слой 1 металла, например цезия, наносят на пленку 2 окисла этого металла, которая, в свою очередь покрывает серебряное зеркало 3, находящееся на внутренней поверхности стеклянного баллона 4. Световой луч 5 попадает на эмитирующую поверхность через окно в стеклянном баллоне. Положительный заряд батареи присоединяется к аноду 6, а отрицательный — к эмитирующему слою металла 1, являющемуся катодом. Фотоэлементы с внешними фотоэффектом бывают вакуумные и газонаполненные. В первом случае фототок обусловлен только фотоэлектронами, тогда как во втором случае фотоэлектроны вызывают ионизацию газа обычно аргон при давлении, равном сотым долям миллиметра ртутного столба , вследствие чего общий фототок возрастает см. Столетов установил, что фотоэлектрический ток при постоянном спектральном составе пропорционален интенсивности света. Другими словами, если I ф -сила фототока, а Ф - световой поток, падающий на фотоэлемент, что при постоянном приложенном напряжении см. Дальнейшие исследования показали большую зависимость фототока от спектрального состава света, причем было установлено, что световые лучи некоторых длин волн вовсе не вызывают фотоэффекта. Эйнштейн установил закон, по которому энергия фотоэлектронов пропорциональна частоте падающих лучей, то есть 6. Если внешний фотоэффект невозможен. Другой характеристикой важной при практическом использовании фотоэлементов является вольт-амперная характеристика см. Вольтамперная характеристика фотоэлементов — это зависимость величины фототока I ф от величины приложенного напряжения Uф. При увеличении напряжения Uф резко возрастает чувствительность газонаполненных фотоэлементов за счет появления дополнительных носителей от ударной ионизации. При больших напряжениях Uф вакуумные фотоэлементы некритичны к колебаниям питающего напряжения. Чувствительность вакуумных фотоэлементов характеризуется удельной интегральной чувствительностью которая определяется отношением:. Вакуумные двухэлектродные фотоэлементы являются практически безинертными приборами с весьма малым темновым током. Темновой ток вакуумного фотоэлемента составляет примерно одну тысячную долю от максимально допустимого выходного тока. Допустимые выходные токи вакуумных фотоэлементов не превышают мкА. Это требует применение чувствительных электронных усилителей. В первой схеме при отсутствии засветки на сетке триода Л1 будет запирающий отрицательный потенциал. Ток анода Л1 стремится к нулю, реле отключено. При засветке, за счет появления тока через фотоэлемент, потенциал сетки становится более положительным. Триод открывается, и при достижении тока в цепи анода равного току срабатывания реле, последнее включается замыкая контакты К1. Смена мест включения фотоэлемента и Rс во второй схеме позволяет получить фотореле работающее на затемнение. Внутренний фотоэффект заключается в изменении электрического сопротивления некоторых полупроводниковых материалов при облучении их световыми лучами. К таким материалам относятся селен, сера, сплав сульфида таллия с окисью таллия и сернистый свинец. При освещении полупроводниковых материалов энергия световых квантов затрачивается на освобождение связанных с атомами электронов и на перевод их в свободное состояние. Увеличение количества свободных электронов эквивалентно уменьшению электрического сопротивления полупроводников. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом получили название фоторезисторов. Изменение сопротивления фоторезисторов пропорционально интенсивности падающего светового потока. Зависимость силы фототока от светового потока Ф, называемая световой характеристикой фоторезистора, определяется выражением:. Вольт-амперная характеристика фоторезистора это зависимость фототока от величины приложенного напряжения при постоянном значении светового потока. В общем случае вольт-амперная характеристика нелинейна, но за счет того, что конструкция фоторезисторов обеспечивает хороший отвод тепла с тонкого фоточувтвительного слоя, рабочее тело не разогревается, а рабочая точка не выходит за пределы линейного участка. Чувствительность фоторезисторов выше, чем у фотоэлементов с внешним фотоэффектом и достигает нескольких миллиампер на люмен. Одной из основных характеристик фоторезисторов является темновая кратность сопротивления, которая определяется выражением. Фоторезисторы, как и фотоэлементы с внешним фотоэффектом, имеют различные спектральные характеристики. Так, например селеновые фоторезисторы имеют максимум спектральной чувствительности в красной области спектра, таллофидные — в инфракрасной области и т. Фоторезисторы обладают значительной инерцией вследствие влияния положительных ионов, возникающих при вторичной эмиссии. Они не стабильны во времени и подвержены влиянию температуры, потому не находят широкого применения в измерительной технике. Однако в качестве чувствительных элементов автоматических устройств они незаменимы. Первые две схемы представляют собой фотореле работающее на засветку. При нулевом световом потоке ток в цепи реле меньше тока срабатывания. При засветке сопротивление фоторезистора падает, ток в цепи реле растете до значения большего тока срабатывания. Порог срабатывания в схеме рис. Схема изображенная на рис. При одинаковой освещенности нижнего и верхнего фоторезисторов схема находится в равновесии и выходное напряжение равно нулю, если источник света смещается возникает сигнал рассогласования. Фотодиод представляет собой открытую для доступа света пластинку полупроводника, внутри которой имеются области электронной и дырочной проводимости, разделенные р-n переходом. Электронная и дырочная области снабжены невыпрямляющими контактами, к которым присоединены выводы, необходимые для подключения фотодиода в схему рис. Очевидно, что обратный ток затемненного фотодиода его называют темновым током является функцией температуры. Эта зависимость описывается выражением:. Под действием света, падающего на поверхность полупроводника, в последнем образуются пары электрон — дырка. Не основные носители диффундируют в область р-п перехода, втягиваются его полем и выбрасываются в область, расположенную за переходом, образуя в ней заряд. Вольт-амперная характеристика фотодиода может быть описана выражением. Режим класса А - вентильный режим диод работает в режиме фотогенератора это работы в четвертом квадранте рис. Для максимальной передачи мощности в нагрузку, сопротивление нагрузки определяется выражением. Режим класса В фотодиодный режим — диод работает в третьем квадранте при обратном смещении. Однако вольт-амперные характеристики реального фотодиода при увеличении светового потока не остаются параллельными друг другу; чем больше световой поток, тем больший угол образует вольт-амперная характеристика с осью напряжений см. Если измерить величину установившегося тока через освещенный фотодиод при некотором фиксированном напряжении на нем, то окажется, что приращение тока, вызванное действием света, превышает значение I Ф на некоторую величину с учетом выше сказанного вместо формулы 6. Возникновение обусловлено дополнительным разогревом фотодиода протекающим через него фототоком I Ф. Это значит что схема замещения фотодиода должна представлять собой цепь из включенных параллельно генератора тока насыщения Г и подогреваемого терморезистора R т , роль подогревателя в котором играет нелинейное сопротивление варистор R в , не зависящее от температуры, с вольт-амперной характеристикой, описываемой выражением 6. Такая схема замещения приведена на рис. Основное применение фотодиоды нашли в качестве высокочувствительных датчиков светового потока. Их несомненным достоинством является высокая чувствительность, малая инерционности менее одной микросекунды и малые габариты. Недостатком фотодиодов является температурная чувствительность и нелинейность характеристик. Защита персональных данных ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ. Сдача сессии и защита диплома - страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. Ионизационные фотоэлектрические измерительные преобразователи. Пьезоэлектрические и гальванические измерители преобразователи. Реостатные РИП и тензометрические ТенИП параметрические измерительные преобразователи. Терморезисторы ТерИП и кондуктометрические КИП параметрические измерительные преобразователи. Термоэлектрические и индукционные преобразователи. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Общие сведения Фотоэлектрические преобразователи предназначены для преобразования светового излучения в электрический сигнал. Известно три вида фотоэффекта:
Как сделать необычный шрифт в ворде
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Договор отчуждения исключительного права на полезную модель
Расписание автобусов калужской области
Этапы ортодонтического лечения
Цемент м500 технические характеристики
Устройство и принцип действия вакуумного фотоэлемента
В результате полного сгорания гомолога бензола
Резюме без образования образец
Стихи про выпускников по именам 9 класс
Тесто для шанежек с картошкой на дрожжах
Расписание электричек ромодан полтава
Вольт — амперная характеристика фотоэлемента
Лечение зеленых соплей у ребенка
Тематический план работы в доу