 |
Порядок выполнения работы и рабочее задание
|
|
|
|
4.1. Ознакомиться со схемами для исследования световой и вольтамперной характеристик фотогальванических приемников оптического излучения (рис.3.2 и рис.3.3). Переключателем "тип фотоприемника" установить заданный преподавателем приемник излучения: солнечный элемент или фотодиод. В последнем случае переключатель "режим фотодиода" устанавливается в положение "ФГ".
4.2. Снять характеристики зависимости напряжения холостого хода и тока короткого замыкания прибора от потока излучения 
= 
и 
= 
.
В первом случае используется схема, представленная на рис.3.2, при сопротивлении нагрузки, стремящимся к бесконечности 
. При исследовании фотодиода переключатель “ФГ режим” устанавливается в положение “ 
”.
Во втором случае реализуется схема, показанная на рис.3.3. Для фотодиода при измерении тока короткого замыкания переключатель “ФГ режим” устанавливается в положение “ 
”.
При снятии характеристик значения потока излучения изменяются путем изменения тока, протекающего через излучающий диод (рис.2.5) 
.
4.3. Снять семейство вольтамперных характеристик исследуемого прибора при пяти заданных преподавателем значениях потока излучающего диода 
.
Для фотодиода характеристика в фотогальваническом режиме снимается при установке переключателя “ФГ режим” в положение “ ”.
Процесс снятия вольтамперной характеристик состоит в измерении тока во внешней цепи и напряжения на исследуемом фотогальваническом приемнике излучения при различных сопротивлениях нагрузки.
Обработка полученных данных
5.1. С помощью спектральных характеристик исследуемого фотогальванического приемника оптического излучения 
(рис.3.1) и функции спектральной плотности излучательного диода 
(рис.2.4), определить коэффициент использования потока излучающего диода исследуемым приемником излучения 
|
|
|
.
5.2. Используя любую из снятых вольтамперных характеристик солнечного элемента, построить зависимость мощности, отдаваемой в нагрузку солнечным элементом, от величины сопротивления нагрузки.
5.3. Используя световые характеристики солнечного элемента, построить зависимость сопротивления запорного слоя от потока излучения диода.
5.4.Определить коэффициент мощности и максимальный КПД солнечного элемента или фотодиода в фотогальваническом режиме по вольтамперной характеристике, снятой при наибольшем потоке излучения.
Содержание отчета по лабораторной работе
Кроме материалов, предусмотренных “Общими методическими указаниями по проведению лабораторных работ”, отчет должен содержать расчетные и графические материалы по разделу 5 – Обработка полученных данных.
7. Контрольные вопросы
1. В каких случаях действие излучения на полупроводник приводит к возникновению фото-ЭДС?
2. Опишите механизм возникновения напряжения и тока в приемниках оптического излучения, использующих фотогальванический эффект.
3. Изобразите вольтамперную характеристику приборов с освещенным электронно-дырочным переходом.
4. Какими основными параметрами характеризуется солнечный элемент?
5. Объясните ход характеристик зависимости тока короткого замыкания и напряжения холостого хода фотогальванических приемников излучения от потока.
6. Как по вольтамперной характеристике солнечного элемента определить максимальный КПД?
7. От каких величин и параметров зависит КПД солнечных элементов? Чем объясняется его сравнительно невысокое значение?
8. Сравните характеристики фотогальванического и фотодиодного режима работы приборов с электронно-дырочным переходом
|
|
|
Библиографический список
1.Пасынков В.В., ЧиркинЛ.К. Полупроводниковые приборы.- М.:, Лань, 2009.- 480с
2. Соболева Н.А., Меламид А.Е. Фотоэлектронные приборы. – М.:, Высшая школа, 1976. – 376с.
3. Жигарев А.А., Шамаева Г.Г. Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы. - М.: Высшая школа, 1982. – 464с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Обработка результатов лабораторных работ проводится с использованием приложения Excel Microsoft Office, либо аналогичным, позволяющим вводить массивы данных и строить на их основе графики.
Запустив приложение, на первый лист заносим полученные экспериментальные графики, озаглавив столбцы с данными (Рис. П.1):
Рис. П.1
Занеся полученные данные переходим к построению графиков. Для этого в меню «Вставка» выбираем пункт «Диаграмма» (в версии 2007 и старше – подменю «Диаграмма»). Из открывшегося списка возможных видов диаграмм выбираем любую из точечных диаграмм (данная необходимость обусловлена тем, что другие виды диаграмм не позволяют задавать и функцию, и аргумент в явном виде (рис П.2)
По появившейся пустой диаграмме щелкаем правой кнопкой мыши и выбираем пункт «Выбрать данные». После этого, установив курсор в пункте «Диапазон данных для диаграммы», выделяем данные, по которым будет строиться график (Рис. П.3).
Рис. П.2.
По появившейся пустой диаграмме щелкаем правой кнопкой мыши и выбираем пункт «Выбрать данные». После этого, установив курсор в пункте «Диапазон данных для диаграммы», выделяем данные, по которым будет строиться график (Рис. П.3).
Рис. П.3
Нажимаем ОК.
Следующим шагом находим угол наклона графика для каждой точки. Угол наклона в общем случае показывает скорость прироста функции и равен производной в данной точке. Углы наклона находятся в 3й графе, рассчитываются по форумле «=y2-y1/x2-x1», где x2,y2 – значения аргумента и функции в данной строке; x1,y1 – значения аргумента и функции в предыдущей строке. Т.к. измерений у нас n, то количество посчитанных углов наклона составляет n-1:
Рис. П.4.
|
|
|
