LABORATORIUM POMIARÓW I PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH I-25 |
Ćwiczenie nr 5 |
Wpływ oświetlenia na półprzewodnik P-N.
|
UWAGI:
|
||
Wykonawcy:
|
Symbol gr. Stud. |
OCENA za Odpowiedź |
OCENA za Wykonanie |
OCENA za Sprawozdanie |
|
Sprawozdanie opracował:
|
|
|
|
|
|
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania i podstawowymi parametrami fotodiody i fotorezystorów.
2. Wykaz przyrządów
Rz - rzutnik
Fd - fotodioda BPYP35
Fr - fotorezystor
Zs - zasilacz stabilizowany
O - omomierz
R - rejestrator XY
3. Pomiary
a) Wyznaczanie charakterystyki fotorezystora.
Tabela pomiarowa
Lp |
R [ kΩ ] |
E [ kLx ] |
G [ μS ] |
1 |
2,90 |
105 |
345 |
2 |
4,27 |
53,5 |
234 |
3 |
5,91 |
36 |
169 |
4 |
12,82 |
15,5 |
78 |
5 |
18,74 |
10 |
53 |
6 |
23,90 |
7,3 |
42 |
7 |
33,50 |
5,2 |
30 |
b) Wyznaczanie charakterystyki fotodiody.
Wyznaczanie charakterystyki IΦ=f(Φ) przy U=const (10V):
Lp |
E [ kLx ] |
IΦ [ μA ] |
1 |
105 |
535 |
2 |
53,5 |
290 |
3 |
36 |
190 |
4 |
15,5 |
75 |
5 |
10 |
50 |
6 |
7,3 |
35 |
7 |
5,2 |
25 |
c) Wyznaczanie charakterystyki fotoogniwa.
Lp |
ISC [ mA ] |
UOC [ V ] |
IM [ mA ] |
UM [ mV ] |
PMAX [ mW ] |
ROBC [ Ω ] |
FF |
1 |
1,86 |
0,510 |
1,72 |
0,370 |
0,636 |
215 |
0,67 |
2 |
1,07 |
0,484 |
0,96 |
0,392 |
0,376 |
408 |
0,73 |
3 |
0,71 |
0,466 |
0,60 |
0,370 |
0,222 |
617 |
0,67 |
4 |
0,28 |
0,420 |
0,22 |
0,320 |
0,070 |
1454 |
0,60 |
5 |
0,15 |
0,386 |
0,13 |
0,270 |
0,035 |
2077 |
0,61 |
6 |
0,10 |
0,360 |
0,09 |
0,220 |
0,020 |
2444 |
0,55 |
7 |
0,06 |
0,320 |
0,04 |
0,250 |
0,010 |
6250 |
0,52 |
Maksymalną moc ogniwa obliczamy ze wzoru:
Rezystancję, przy której moc ogniwa jest maksymalna wyznaczamy ze wzoru:
Współczynnik wypełnienia obliczamy ze wzoru:
Przykładowe obliczenia:
3. Wnioski.
Wykonane pomiary charakterystyki oświetleniowej fotorezystora wykazują prawie liniowy przebieg tej zależności. Rezystancja elementu zmniejsza się wraz ze wzrostem oświetlenia, a więc przy pomocy oświetlenia możemy liniowo zmieniać wartość rezystancji fotorezystora (przyrost konduktancji jest liniową funkcją strumienia świetlnego), poza paroma punktami, które odbiegają od prostej z powodu błędnego odczytu E oraz niedokładnego ustawienia badanego elementu na osi strumienia świetlnego.
Pomiary charakterystyki prądowo-napięciowej fotodiody pracującej jako fotodetektor wykazują, że fotoprąd (dodatkowy prąd związany z występowaniem wewnętrznego efektu fotoelektrycznego) jest zależny tylko od wartości strumienia świetlnego i nie zależy od przyłożonego napięcia. Wyznaczona na podstawie charakterystyki I=f(U) zależność IΦ=f(E) jest (prawie) liniowa zgodnie z założeniami teoretycznymi.
W przypadku fotoogniwa popełnione przez nas przeoczenie polegające na nie zaznaczeniu początku układu współrzędnych spowodowane było naszym niedoświadczeniem w używaniu rejestratora x-y ale wcześniej dokonaliśmy pomiaru USC co pomogło w ustaleniu położenia osi prądowej. Sam kształt charakterystyk jest poprawny. Natomiast obliczone parametry mniej więcej zgadzają się z danymi katalogowymi. Co do współczynnika wypełnienia mieści się on w przedziale 0,5
0,65 dla słabszych strumieni światła oraz od 0.66
0,75 dla mocniejszego strumienia, znaczy ot że ogniwo było zbyt wyeksploatowane przez grupy ćwiczące ponieważ wartość współczynnika dla dobrego fotoogniwa powinna zawierać się pomiędzy 0,7 a 0,8. Za pomocą prostych obciążenia dla konkretnej wartości strumienia światła dobieramy dla danego fotoogniwa optymalne obciążenie aby otrzymać maksymalną moc.