Laboratorium Instalacji I Oświetlenia, Badanie selenowego ogniwa fotoelektrycznego v5, POLITECHNIKA LUBELSKA


POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

LABORATORIUM OŚWIETLENIA

Ćwiczenie nr:1

Temat: Badanie selenowego ogniwa fotoelektrycznego.

Grupa:ED 8.3 data wykonania:

Rafał Sieńko 17.04.1998

Paweł Bień

Mariusz Duk

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zbadanie zależności prądu fotoelektrycznego od natężenia oświetlenia na ogniwie przy różnych opornościach zewnętrznych oraz zależności prądu fotoelektrycznego od kąta padania światła na powierzchnię ogniwa.

Krótki opis stosowanych ogniw fotoelektrycznych:

Ogniwa fotoelektryczne są jednym z podstawowych elementów przyrządu do pomiaru wielkości świetlnej metodą obiektywną. Rozróżniamy ogniwa fotoelektryczne selenowe i krzemowe. Ogniwo selenowe jest najczęściej stosowanym elementem pomiarowym, a jego działanie polega na wyzwalaniu w półprzewodniku elektronów pod wpływem działania promieni świetlnych. Tworząca się jednocześnie warstwa zaporowa na powierzchni styku przewodnika z półprzewodnikiem pozwala na jednokierunkowy ruch elektronów od przewodnika do metalu. Wyzwalane pod wpływem światła elektrony tworzą potencjał ujemny metalu względem półprzewodnika.

1. Badanie zależności prądu fotoelektrycznego od natężenia oświetlenia na ogniwie dla różnych oporności zewnętrznych obwodu ogniwa.

schemat układu pomiarowego:

0x08 graphic
0x08 graphic

tabela pomiarów i obliczeń:

Wzorzec światłości: I=721cd, Φ=4530lm, U=220V

Oporność wewnętrzna mikroamperomierza: Ra=36Ω

E[lx]

r[m]

Rz=200Ω Rb=250Ω Rs=164Ω

Rz=1000Ω Rb=1250Ω Rs=964Ω

Rz=5000Ω Rb=6250Ω Rs=4964Ω

I[mA]

Φ[lm]

I[mA]

Φ[lm]

I[mA]

Φ[lm]

40

3

0,018

2260,8

0,015

2260,8

0,010

2260,8

50

2,38

0,022

1778,6

0,019

1778,6

0,010

1778,6

60

2,45

0,026

2261,7

0,021

2261,7

0,011

2261,7

70

2,27

0,030

2265,2

0,025

2265,2

0,013

2265,2

80

2,12

0,035

2258,0

0,028

2258,0

0,015

2258,0

90

2

0,040

2260,8

0,031

2260,8

0,015

2260,8

100

1,9

0,044

2267,1

0,035

2267,1

0,016

2267,1

200

1,34

0,091

2255,3

0,065

2255,3

0,025

2255,3

300

1,1

0,130

2279,6

0,084

2279,6

0,030

2279,6

400

0,95

0,166

2267,1

0,100

2267,1

0,032

2267,1

500

0,85

0,195

2268,7

0,110

2268,7

0,035

2268,7

600

0,78

0,225

2292,5

0,121

2292,5

0,036

2292,5

700

0,72

0,242

2278,9

0,125

2278,9

0,037

2278,9

800

0,67

0,266

2255,3

0,135

2255,3

0,040

2255,3

900

0,63

0,281

2243,3

0,140

2243,3

0,040

2243,3

1000

0,6

0,300

2260,8

0,145

2260,8

0,041

2260,8

2000

0,42

0,395

2215,6

0,171

2215,6

0,046

2215,6

3000

0,35

0,439

2307,9

0,186

2307,9

0,050

2307,9

4000

0,3

0,385

2260,8

0,170

2260,8

0,046

2260,8

Przykładowe obliczenia:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Φ=I*ω = E*R2*ω = 4000*(0,3)2*2Π =2260,8 lm

2. Badanie zależności prądu fotoelektrycznego od kąta padania światła na powierzchnię ogniwa.

Schemat układu jak dla poprzedniego punktu.

Ogniwo ustawiamy w odległości 1m od żródła światła. Zmieniamy kierunek padania strumienia świetlnego poprzez obrót ogniwa raz w prawo, raz w lewo co 100 od wartości 0 do 90 stopni.

tabela pomiarowa:

Wzorzec światłości: Iw=361cd, U=220V, Φ=4530lm

Natężenie oświetlenia na ogniwie: E=361lx, odległość l=100cm

Kąt padania światła

Bez nasadki korekcyjnej

Z nasadką korekcyjną

Zmiana kierunku padania strumienia świetlnego w lewo:

α[o]

I[mA]

I/Iα=0

[Cos(α1)/cosα]*

100%

I[mA]

I/Iα=0

[Cos(α1)/cosα]*

100%

0

0,205

1

54,0

0,054

1

54,0

10

0,201

0,98

68,9

0,050

0,93

68,9

20

0,191

0,93

84,7

0,046

0,85

84,7

30

0,180

0,88

102,6

0,041

0,76

102,6

40

0,151

0,74

124,6

0,035

0,65

124,6

50

0,115

0,56

154,3

0,027

0,50

154,3

60

0,076

0,37

199,8

0,020

0,37

199,8

70

0,025

0,12

285,2

0,008

0,15

285,2

80

0,004

0,02

531,3

0,003

0,06

531,3

90

0,0001

0,00

---

0,0001

0,00

---

Zmiana kierunku padania strumienia świetlnego w prawo:

10

0,201

0,98

68,9

0,051

0,94

68,9

20

0,195

0,95

84,7

0,050

0,93

84,7

30

0,185

0,90

102,6

0,050

0,93

102,6

40

0,168

0,82

124,6

0,044

0,81

124,6

50

0,154

0,75

154,3

0,040

0,74

154,3

60

0,115

0,56

199,8

0,028

0,52

199,8

70

0,062

0,30

285,2

0,021

0,39

285,2

80

0,005

0,02

531,3

0,013

0,24

531,3

90

0,000

0,00

---

0,006

0,11

---

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Zmiana kierunku padania strumienia świetlnego w lewo:

0x08 graphic
Zmiana kierunku padania strumienia świetlnego w prawo:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
3.Wnioski:

W zależności od wartości rezystancji zewnętrznej Rz prąd fotokomórki ma różną wartość dla tego samego natężenia oświetlenia E. Im wartość Rz jest mniejsza tym charakterystyki prądowe wcześniej się załamują i przebiegają bliżej osi natężenia oświetlenia E.

Podczas pomiarów wartości fotoprądu w zależności od kąta obrotu fotokomórki widać, że wraz ze wzrostem kąta obrotu prąd maleje, przy czym ma on nieznacznie mniejszą wartość dla pomiarów z nasadką korekcyjną. W związku z tym ,że fotokomórka nie była ustawiona idealnie w osi ze żródłem dla obrotu w prawo przy kącie 900 prąd jest różny od zera.

Również w zależności od odległości fotokomórki od żródła światła zmienia się natężenie oświetlenia, a co za tym idzie i wartość prądu fotokomórki.

α

[cos(α-1)/cos(α)]*100%

0x01 graphic

α

I/Iα=0

Bez nasadki

korekcyjnej

Z nasadką

korekcyjną

0x01 graphic

α

I/Iα=0

Bez nasadki

korekcyjnej

Z nasadką

korekcyjną

0x01 graphic

E[lx]

I[mA]

Rz=200Ω

Rz=1000Ω

Rz=5000Ω

0x01 graphic

S

0x01 graphic



Wyszukiwarka