Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia nr 414.

TEMAT : BADANIE FOTOKOMÓRKI GAZOWANEJ
IMIĘ I NAZWISKO : SEBASTIAN GOS
WYDZIAŁ : Elektryczny	SEMESTR : zimowy	ROK AKADEMICKI : 1999/2000
ZESPÓŁ : nr 7	DATA WYKONANIA : 25 październik 1999
OCENA :	PODPIS :

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne ( fotoefekt zewnętrzny ) polega na emisji elektronów z powierzchni ciał stałych napromieniowanych światłem. Ten rodzaj emisji elektronów swobodnych nazywamy fotoemisją. Emitowane elektrony nazywamy fotoelektronami, zaś związany z nimi prąd elektryczny-fotoprądem. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne wykorzystane zostało do konstrukcji fotokomórek. Bańka szklana lub kwarcowa odpompowana z powietrza zawiera dwie elektrody : światłoczułą katodę K oraz anodę A, najczęściej w postaci pętelki z drutu. Katodę wykonuje się z materiału o małej pracy wyjścia.

Prócz fotokomórek próżniowych stosuje się często fotokomórki gazowane wypełnione gazem szlachetnym. W tych ostatnich nośnikami prądu, prócz fotoelektronów, są powstałe przez zderzenia elektronów z atomami gazu, jony. Stąd też zależności są tam nieco inne niż dla komórki próżniowej. Celem tego ćwiczenia jest wyznaczenie zależności prądu fotoelektrycznego fotokomórki od napięcia wytworzonego miedzy jej elektronami oraz od natężenia oświetlania katody . Prądy fotokomórkowe są bardzo słabe, wymagające galwanometru o czułości :

Tabela nr 1. Charakterystyka napięcia fotokomórki

NUMER POMIARU
1	0	0,05	0,02	0,01
2	5	0,5	0,25	0,1
3	10	0,54	0,28	0,11
4	15	0,56	0,29	0,115
5	20	0,58	0,3	0,12
6	25	0,67	0,345	0,14
7	30	0,77	0,4	0,16
8	35	0,86	0,45	0,18
9	40	0,965	0,5	0,2
10	45	1,08	0,56	0,22
11	50	1,2	0,62	0,24
12	55	1,32	0,68	0,26
13	60	1,44	0,74	0,285
14	65	1,57	0,81	0,31
15	70	1,72	0,88	0,34

16	75	1,86	0,95	0,37
17	80	2,15	1,06	0,405
18	85	2,3	1,12	0,44
19	90	2,5	1,23	0,46
20	95	2,7	1,32	0,51
21	100	2,9	1,44	0,55

Tabelka nr 2. Charakterystyka oświetleniowa fotokomórki.

NUMER POMIARU
1	20	0,9	1,36	1,9
2	25	0,66	1	1,4
3	30	0,49	0,725	1,04
4	35	0,38	0,55	0,775
5	40	0,3	0,49	0,61
6	45	0,24	0,35	0,49
7	50	0,2	0,29	0,405
8	55	0,17	0,24	0,34
9	60	0,14	0,21	0,29
10	65	0,12	0,18	0,25
11	70	0,105	0,155	0,22
12	75	0,095	0,14	0,19
13	80	0,085	0,12	0,17
14	85	0,075	0,11	0,15
15	90	0,07	0,1	0,145
16	95	0,06	0,09	0,12
17	100	0,055	0,08	0,11
18	105	0,05	0,075	0,1

WNIOSKI:

Charakterystyki statyczne ( czyli napięciowe) fotokomórek próżniowych - poza obszarem niskiego napięcia - są prawie poziome, ze względu na wykorzystanie w obwodzie anody niemal wszystkich elektronów emitowanych z katody. Przy niewielkiej czułości tych fotokomórek mają one małe opóźnienie czasowe (mniejsze od 1μs), liniowość charakterystyki, mały prąd ciemny i dość znaczną trwałość. Większą czułość mają fotokomórki gazowane dzięki zjawisku jonizacji gazu, co zwiększa wartość prądu anodowego. Typowa charakterystyka fotokomórki gazowanej jest nieliniowa i wykazuje dużą zależność od napięcia anodowego. Przebiegi są tu opóźnione wskutek czsu potrzebnego do jonizacji i dejonizacji, co popowoduje zmniejszenie czułości przy szybkich zmianach strumienia świetlnego. Poważną wadą tych fotokomórek jest szybkie starzenie i mała trwałość, jak również duża wrażliwość na przeciążenia napięciowe i prądowe.

W toku badania efektu fotoelektrycznego stwierdzono następujące prawidłowości:

1. natężenie prądu jest proporcjonalne do natężenia oświetlenia katody

2. energia emitowanych fotoelektronów jest proporcjonalna do częstotliwości drgań użytej fali świetlnej

3. dla każdego materiału katody istnieje pewna progowa długość fali powyżej której efekt fotoelektryczny nie występuje, niezależnie od natężenia oświetlenia

4. efekt fotoelektryczny nie objawia praktycznie bezwładności, czas między naświetleniem fotokatody i popłynięciem fotoprądu w obwodzie jest rzędu dziesiątych części ns.

---