L 47, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka


rok akademicki 1998/99

L A B O R A T O R I U M Z F I Z Y K I

nr ćwiczenia: 47

Charakterystyka fotoogniwa

wydział: mechaniczny

kierunek: mechanika i budowa maszyn

grupa: druga

imię i nazwisko:

Cezary Jastrzębski

data wykonania ćw.:

17.12.1998

Ocena

data zaliczenia

podpis

teoria

sprawozdanie

1. Zasada pomiaru

Fotoogniwa zaliczamy do urządzeń, w których realizowane jest bezpośrednie przekształcenie energii promieniowania elektromagnetycznego w energię elektryczną. Fotoogniwa stanowią układy złożone z półprzewodników o odmiennym charakterze ich przewodnictwa elektrycznego lub półprzewodnika (typu p) i metalu.

W przypadku oświetlenia półprzewodnika typu p powstają pary elektron-dziura. W przypadku, kiedy odległość od miejsca powstania par do złącza p-n stanowi wielkość mniejszą od długości przesunięcia dyfuzyjnego, to pary te w wyniku dyfuzji dochodzą do złącza, gdzie rozdzielają się pod wpływem pola stykowego. Fotoelektrony (dla nich nie istnieje bariera potencjału) zostają przeniesione przez pole stykowe do półprzewodnika typu n, powodując nadmiarową w porównaniu do równowagowej koncentrację elektronów i ładują tę część półprzewodnika ujemnie.

Powstałe w wyniku oświetlenia dziury nie mogą przenikać w obszar typu n półprzewodnika, ponieważ musiałyby pokonać barierę potencjału złącza p-n. Zablokowane w ten sposób dziury ładują obszar typu p półprzewodnika dodatnio.

Wynika z tego, że rozdzielenie ładunków doprowadza do pojawienia się dodatkowej składowej pola elektrycznego, a zatem do powstania na złączu dodatkowej różnicy potencjałów, będącej dla zewnętrznego układu siłą elektromotoryczną. Powstała w ten sposób foto-SEM jest przyłożona w kierunku przewodzenia, co powoduje, że wysokość bariery potencjalnej odpowiednio zmniejsza się. Wielkość foto-SEM zależna jest od wartości strumienia świetlnego, padającego na fotoelement.

Ogólny wzór na foto-SEM ma postać:

Przy czym: jt = eγBE; γ -ta część par które nie uległy rekombinacji i dotarły do złącza p-n; B - wydajność kwantowa, tzn. liczba par nośników wytworzonych przez jeden kwant; js - gęstość prądu w obwodzie , którego SEM jest wytworzona przez fotoogniwo.

W przypadku gdy j=0 i to wzór przyjmuje postać

Natomiast przy małym stopniu wzbudzenia wzór uprości się do postaci:

2. Schemat układu pomiarowego

0x08 graphic

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów

Do pomiarów użyto:

a) opornik ΔR = 1 [kΩ]

b) miliamperomierz ΔI = 0,1 [μA]

c) podziałka do pomiaru odległości Δr = 0,005 [m]

d) miliwoltomierz ΔU = 1 [mV]

4. Tabele pomiarowe

tabela nr 1

Ucz [mV]

Uz [mV]

Un [mV]

r [m]

[]

Δ [ ]

220

214

205

197

191

182

176

169

165

159

153

215

221

204

183

180

170

168

160

155

148

130

100

96

88

77

72

68

64

59

57

53

50

0,20

0,22

0,24

0,26

0,28

0,30

0,32

0,34

0,36

0,38

0,40

25,00

20,66

17,36

14,79

12,76

11,11

9,77

8,65

7,72

6,92

6,25

1,25

0,94

0,72

0,57

0,46

0,37

0,31

0,25

0,21

0,18

0,16

Tabela nr 2

Rabc [kΩ]

I [μA]

ΔI

U [mV]

ΔU

P = U * I [μW]

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

2,1

2,4

2,6

3,0

3,5

4,1

4,9

6,2

8,3

12,4

12,9

13,6

14,3

15,0

15,8

16,6

17,5

18,5

19,4

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

220

218

261

215

212

208

202

192

175

135

129

122

114

105

95

83

70

55

38

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,46

0,53

0,57

0,66

0,54

0,82

0,98

1,18

1,45

1,74

1,78

1,63

1,57

1,50

1,50

1,33

1,23

0,93

0,78

5. Przykładowe obliczenia wyników pomiarów wielkości złożonej

0x08 graphic
Dane z tabeli nr 1:

0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
Dane z tabeli nr 2:

6. Rachunek błędów

Obliczenie Δ tj. ΔE, (dane z tabeli nr 1)

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Dane z tabeli nr 2:

0x01 graphic

7. Zestawienie wyników pomiarów

dla doświadczenia pierwszego

Ucz [V]

Uz [V]

Un [V]

r [m]

[]

220,0 ± 1,0

214,0 ± 1,0

205,0 ± 1,0

197,0 ± 1,0

191,0 ± 1,0

182,0 ± 1,0

176,0 ± 1,0

169,0 ± 1,0

165,0 ± 1,0

159,0 ± 1,0

153,0 ± 1,0

215,0 ± 1,0

221,0 ± 1,0

204,0 ± 1,0

183,0 ± 1,0

180,0 ± 1,0

170,0 ± 1,0

168,0 ± 1,0

160,0 ± 1,0

155,0 ± 1,0

148,0 ± 1,0

130,0 ± 1,0

100,0 ± 1,0

96,0 ± 1,0

88,0 ± 1,0

77,0 ± 1,0

72,0 ± 1,0

68,0 ± 1,0

64,0 ± 1,0

59,0 ± 1,0

57,0 ± 1,0

53,0 ± 1,0

50,0 ± 1,0

0,20 ± 0.005

0,22 ± 0.005

0,24 ± 0.005

0,26 ± 0.005

0,28 ± 0.005

0,30 ± 0.005

0,32 ± 0.005

0,34 ± 0.005

0,36 ± 0.005

0,38 ± 0.005

0,40 ± 0.005

25,00 ± 1,25

20,66 ± 0,94

17,36 ± 0,72

14,79 ± 0,57

12,76 ± 0,46

11,11 ± 0,37

9,77 ± 0,31

8,65 ± 0,25

7,72 ± 0,21

6,92 ± 0,18

6,25 ± 0,16

dla doświadczenia drugiego

I [μA]

U [mV]

P = U * I [μW]

2,1 ± 1,0

2,4 ± 1,0

2,6 ± 1,0

3,0 ± 1,0

3,5 ± 1,0

4,1 ± 1,0

4,9 ± 1,0

6,2 ± 1,0

8,3 ± 1,0

12,4 ± 1,0

12,9 ± 1,0

13,6 ± 1,0

14,3 ± 1,0

15,0 ± 1,0

15,8 ± 1,0

16,6 ± 1,0

17,5 ± 1,0

18,5 ± 1,0

19,4 ± 1,0

220,0 ± 1,0

218,0 ± 1,0

261,0 ± 1,0

215,0 ± 1,0

212,0 ± 1,0

208,0 ± 1,0

202,0 ± 1,0

192,0 ± 1,0

175,0 ± 1,0

135,0 ± 1,0

129,0 ± 1,0

122,0 ± 1,0

114,0 ± 1,0

105,0 ± 1,0

95,0 ± 1,0

83,0 ± 1,0

70,0 ± 1,0

55,0 ± 1,0

38,0 ± 1,0

0,46 ± 0,02

0,53 ± 0,03

0,57 ± 0,02

0,66 ± 0,03

0,54 ± 0,03

0,82 ± 0,02

0,98 ± 0,03

1,18 ± 0,03

1,45 ± 0,04

1,74 ± 0,05

1,78 ± 0,05

1,63 ± 0,03

1,57 ± 0,05

1,50 ± 0,04

1,50 ± 0,05

1,33 ± 0,04

1,23 ± 0,05

0,93 ± 0,04

0,78 ± 0,04

8. Uwagi i wnioski

Podczas wykonywania ćwiczenia zaobserwowano, że wraz ze zmniejszaniem się odległości r tzn. źródła światła i elementu fotoelektrycznego (fotoogniwa) wzrasta napięcie prądu samo indukcyjnego w fotoogniwie. Każde dodatkowe oświetlenie padające na fotoogniwo miało wpływ na wartość napięcia.

7

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
47, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
C 47, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, sprawka od Mateusza, Fizyka -
WYKRES73, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
Fizzad2, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
STOS-EM, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
Fizyka21, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
FizWyks2, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
065S~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
FizPrad, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
051C~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
SUCHY73, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
062C~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
065A~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
LAB9, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
CW71, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka

więcej podobnych podstron