ВИВЧЕННЯ СПЕКТРАЛЬНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОЕЛЕМЕНТІВ. Лабораторна робота з Фізика напівпровідників та діелектриків. Робота № 528850

Перехід до торгівельного партнера Binance

ВИВЧЕННЯ СПЕКТРАЛЬНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОЕЛЕМЕНТІВ

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2016

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Фізика напівпровідників та діелектриків

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” З в і т про виконання лабораторної роботи №43 з дисципліни “Фізика” на тему: “ ВИВЧЕННЯ СПЕКТРАЛЬНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОЕЛЕМЕНТІВ” Львів - 2016 Мета роботи Ознайомитись із законами внутрішнього і зовнішнього фотоефектів, вивчити спектральні характеристики селенового та вакуумного фотоелементів, визначити роботу виходу електрона з катоду вакуумного фотоелемента, визначити ширину забороненої зони напівпровідникового матеріалу – селену, який складає фоточутливий шар фотоелемента Прилади й обладнання Монохроматор типу УМ–2, напівпровідниковий (селеновий) та вакуумний фотоелементи, гальванометр, джерело світла Опис установки Експериментальна установка для вивчення спектральних характеристик фотоелементів зібрана на базі монохроматора типу УМ–2. На рис. 1 схематично вказані основні елементи установки, в тому числі, які входять і до складу монохроматора (вони виділені в окрему групу елементів). Загальний вигляд установки наведено на рис.2. Як видно з рис.1, світло від джерела випромінювання 1 фокусується конденсорною лінзою 3 на вхідній щілині 5 монохроматора, і, пройшовши через об’єктив монохроматора 6, попадає на дисперсійну призму 7. Далі світловий промінь через об’єктив зорової труби 8 та вихідну щілину 9 досягає фотоелементи 10 (11). Фотострум в електричному колі фотоелементів вимірюється високочутливим гальванометром 12. На робочому місці знаходиться графік градуювання (крива дисперсії) монохроматора, яка дозволяє переводити покази шкали барабана монохроматора у значення довжин хвиль падаючого випромінювання. Рис. 1 1− джерело світла; 2 − захисний кожух джерела світла; 3 − конденсорна лінза; 4 – збиральна лінза; 5 − вхідна щілина; 6 − об’єктив коліматора; 7 − дисперсійна призма; 8 − об’єктив зорової труби; 9 − вихідна щілина; 10 − селеновий фотоелемент; 11 − вакуумний фотоелемент; 12 − гальванометр. Послідовність виконання роботи ЗАВДАННЯ 1. Вивчення спектральної чутливості селенового фотоелемента Для цього (див. рис.2): Розмістити селеновий фотоелемент 10 навпроти вихідної щілини монохроматора. УВАГА! установку налагоджує керівник заняття. Увімкнути установку в мережу 220 В. При цьому, спостерігати свічення джерела світла 1 та підсвітку покажчика шкали відліків гальванометра 7. За допомогою конденсорної лінзи 4 сфокусувати світло на вхідну щілину монохроматора. Рис. 2 1 – селеновий фотоелемент; 2 – вакуумний фотоелемент; 3 – монохроматор; 4 – конденсорна лінза; 5 – джерело світла в захисному кожусі; 6 – пульт керування установкою; 7 – мікроамперметр; 8 – барабан довжин хвиль монохроматора. Встановити перемикач вибору типу фотоелементів на пульті у положення “СФ” – селеновий фотоелемент і зняти залежність фотоструму від показів шкали барабана монохроматора з кроком 100 в межах =1000–3300 поділок. Одержані дані записати в таблицю 1. Таблиця 1 № з/п п λ , нм Іф , мкА Е, еВ ΔЕ , еВ 1 1100 410 20 2 1200 420 24 3 1300 430 30 4 1400 438 40 5 1500 448 43 6 1600 456 60 1 0,72 7 1700 467 80 8 1800 476 105 9 1900 485 140 10 2000 490 180 11 2100 520 215 12 2200 535 300 13 2300 540 390 14 2400 556 480 15 2500 576 600 16 2600 600 700 17 2700 630 680 18 2800 662 500 19 2900 698 260 20 3000 736 70 21 3100 780 20 22 3200 834 10 Встановити перемикач вибору фотоелементів у положення “0”. За градуювальним графіком монохроматора, який знаходиться на робочому місці, визначити довжини хвиль, що відповідають значенням барабана монохроматора. Побудувати графік . Відкласти на осі Х значення довжин хвиль в нм, а на осі Y – фотострум у мкА. Визначити енергію фотона , якій відповідає максимум спектральної чутливості селенового фотоелемента за формулою: , (1) де − стала Планка; − швидкість світла у вакуумі; − довжина хвилі, що відповідає максимальному значення фотоструму на графіку . За довгохвильовим краєм поглинання фотоелемента (перетин з віссю довжин хвиль продовження лінійної ділянки довгохвильового спаду спектральної залежності ) визначити ширину забороненої зони селену за формулою: . (2) Результати подати в електрон–вольтах (1еВ = 1,6·10-19Дж). ЗАВДАННЯ 2. Визначення спектральної характеристики вакуумного фотоелемента та роботи виходу електронів з його катода. Розмістити вакуумний фотоелемент навпроти вихідної щілини монохроматора Встановити перемикач на пульті керування роботою установки у положення “ВФ” – вакуумний фотоелемент і зняти залежність фотоструму від показів шкали барабана монохроматора з кроком 100 в межах =900–3300 поділок. Дані вимірювань записати в таблицю 2. Таблиця 2 № з/п п λ , нм Іф , мкА Е0, еВ А , еВ 1 1100 410 150 2 1200 420 175 3 1300 430 210 4 1400 438 225 5 1500 448 300 6 1600 456 360 1,12 0,72 7 1700 467 410 8 1800 476 485 9 1900 485 565 10 2000 490 660 11 2100 520 730 12 2200 535 730 13 2300 540 680 14 2400 556 640 15 2500 576 560 16 2600 600 400 17 2700 630 160 18 2800 662 55 19 2900 698 40 20 3000 736 30 21 3100 780 25 22 3200 834 20 Встановити перемикач вибору типу фотоелементів в положення “0”. Вимкнути установку з мережі 220 В. За градуювальним графіком монохроматора, який знаходиться на робочому місці, визначити довжини хвиль, що відповідають показам шкали барабана монохроматора. Побудувати графік . Відкласти на осі Х значення довжин хвиль в нм, а на осі Y – фотострум у мкА. Визначити енергію фотона, якій відповідає максимум спектральної чутливості вакуумного фотоелемента за формулою: , де − стала Планка; с − швидкість світла у вакуумі; − довжина хвилі випромінювання, що відповідає максимальному значення фотоструму на графіку . За довгохвильовим краєм поглинання (перетин з віссю довжин хвиль продовження лінійної ділянки довгохвильового спаду спектральної залежності ) визначити роботу виходу електрона з катода вакуумного фотоелемента за формулою: . Результати подати в електрон–вольтах (1еВ = 1,6·10-19Дж). УВАГА! Відкривати фотоелемент при увімкнутому перемикачі в положення “ВФ”на пульті керування установкою категорично забороняється. Графік залежності Iф =f(λ) для селенового фотоелемента Графік залежності Iф =f(λ) для вакуумного фотоелемента Висновок Під час виконання даної лабораторної роботи, ми за допомогою законів внутрішнього і зовнішнього фотоефектів, експериментально вивчили спектральну чутливість селенового і вакуумного фотоелементів. Суть роботи полягала в тому, щоб визначити роботу виходу електрона з катода вакуумного фотоелемента, визначити ширину забороненої зони напівпровідникового матеріалу – селену. Згідно з проведеного обчислення, ширина забороненої зони ΔЕ напівпровідникового матеріалу: ΔЕ=0.72 еВ. Згідно з таблицею ширини забороненої зони, цей елемент – Германій (Ge) . Робота виходу електрона з катода вакуумного фотоелемента згідно з проведеного обчислення: A=0.72 еВ.

Лабораторна робота Фізика напівпровідників та діелектриків

stalnows

14.12.2016 14:12-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись