17.03.2011r.

Wacław Ochał

Sprawozdanie z ćwiczenia numer 40

Temat: Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne. Wyznaczanie charakterystyki fotooporu

1. Zagadnienia teoretyczne:

• Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne zwane krócej efektem fotoelektrycznym polega na emisji elektronów z powierzchni metalu pod wpływem padającego na metal światła. Dla niektórych metali (np. rubid, cez) zjawisko to obserwuje się, gdy na metal pada światło widzialne; dla innych (np. cynk) efekt spowodowany jest promieniowaniem ultrafioletowym.

• Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne występuje w półprzewodnikach. Jeśli na półprzewodnik pada promieniowanie o energii równej stałej Plancka (E=hv) i energia ta jest większa od energii pasma wzbronionego to w wyniku pochłonięcia energii elektron dostaje się do pasma przewodnictwa przechodząc z pasma walencyjnego. Powstaje dziura w paśmie walencyjnym i para nośników prądu w paśmie przewodnictwa. Zjawisko to zachodzi dla promieniowania widzialnego ponieważ szerokość pasma wzbronionego w półprzewodnikach jest rzędu elektronowolta.

• Fotometria jest jednym z działów optyki który dotyczy pomiarów wielkości charakteryzujących światło postrzeganych przez ludzkie oko. W fotometrii istotną sprawą jest wrażenie jakie jest odnoszone przez ludzkie oko na skutek stymulacji falą elektromagnetyczną.

• Budowa i działanie fotoopornika

Działanie fotoopornika oparte jest na zjawisku fotoelektrycznym wewnętrznym. Liczba generowanych nośników jest proporcjonalna do liczby fotoelektronów padających na fotoopornik. Zależność zmian rezystancji jest uwarunkowana parametrami materiału półprzewodnikowego. Efektem zmian jest przepływ prądu fotoelektrycznego w obwodzie fotorezystora i pojawienie się na wyjściu sygnału elektrycznego proporcjonalnego do rezystancji. Prądem fotoelektrycznym nazywamy różnicę całkowitego prądu płynącego przez fotoopornik i prądu ciemnego. Jego wartość jest określona wzorem: i zależy ona od natężenia.

1. Metodologia wykonania pomiarów

1. Połączyć obwód według schematu

2. Ustawić źródło światła w odległości r = od fotooporu. Sprawdzić czy fotoopór

3. Zmierzyć natężenie prądu fotoelektrycznego w funkcji przyłożonego napięcia.

4. Pomiary powtórzyć dla dwóch innych odległości r wskazanych przez prowadzącego.

5. Ustawić wartość napięcia wskazaną przez prowadzącego.

6. Zmieniać odległość fotooporu od źródła światła co . Odczytać dla każdej odległości natężenie fotoprądu.

7. Pomiary powtórzyć dla dwóch innych wartości napięcia.

8. Wyniki pomiarów umieścić w tabeli.

r1 =	r2 =	r3 =	U1 =	U2 =	U3 =
U	i	U	i	U	i
[V]	[mA]	[V]	[mA]	[V]	[mA]