Жартылай ӨткізгіштердіҢ фотоӨткізгіштіктерін зерттеу

 

ҚАЖЕТТІ ҚҰРАЛ-ЖАБДЫҚТАР: фоторезистор, вольтметр, амперметр,

жарық көзі, кедергі.

 

5.12.1 ҚЫСҚАША ТЕОРИЯЛЫҚ КІРІСПЕ

 

Әрбір фоторезисторлардың қолданылу аймағы оның қасиеттері мен параметрлеріне: вольтамперлік және жарықтық сипаттамаларына, қараңғы кездегі кедергі -ның жарықтандарылғандағы кедергі қатынасына, уақыт тұрақтысына , фототоктың жұмыс кернеуімен температуралық тәуелділігіне (токтың температуралық коэффициенті) және т.б. байланысты.

Егер, фоторезистор тізбектегі кернеу көзіне тізбектей қосылса (1-сурет), онда ол арқылы қараңғыда қараңғылық тоғы , ал оның бетін жарықтандырғанда тізбекте жарық тогы өтеді. Осы орныққан жарық және қараңғы токтар арасындағы айырма фототок деп аталады:

 

5.12.1-сурет

 

Фоторезистордың вольтамперлік сипаттамасы дегеніміз фоторезисторға түсетін жарық ағыны тұрақты болғандағы қараңғы, жарық фототоктардың фоторезистордің ұштарына берілген кернеуге тәуелділігі болып табылады. Көптеген фоторезисторлар үшін бұл тәуелділік мына түрде болады:

(5.12.1)

мұндағы - фоторезистор типі мен жарық қарқындылығына тәуелді пропорционалдық коэффициент.

Фоторезисторлардың вольтамперлік сипаттамаларын зерттегенде көбінесе қараңғыдағы және фоторезистордың сезімтал бетін әртүрлі жарықтандырғандағы вольтамперлік сипаттамалары бір мезгілде жазылып алынады. Ол үшін қараңғыланған фоторезисторда қараңғы кездегі токты, ал жарықтандырылғанда жарық токты өлшеп алады. Содан соң фототокты табады. Фоторезистор ұштарына берілген кернеу 0-ден номиналь мәнге дейін өзгергенде осы берілген жарықтандырылуға сәйкес әрбір сайын тәуелділіктерін табады.

Фоторезистордың жарықтандырылуын жарық түсіргіш лампа мен

фоторезистор арасын өзгерту арқылы алады, немесе мына өрнек бойынша анықтайды:

(j – қыздыру лампасындағы жарық күші, – лампа мен фоторезистордың ара қашықтығы).

тәуелділіктерін бір графикте тұрғызады. Көптеген фоторезисторлардың вольтамперлік сипаттамалары сызықты болып келеді, яғни оларда Ом заңы орындалады. Ал, әлсіз электр өрістері аймағындағы фоторезисторлардағы кедергілер омдық кедергілер болып табылады. Кейбір фоторезисторларда әлсіз және күшті кернеулер аймағында сызықты тәуелділік орындалмайды.

Фоторезисторлардың жарықтық (люкс-амперлік) сипаттамалары дегеніміз фоторезисторға берілген кернеуді өзгерткенде фототоктың жарықтандырылу қарқындылығына (жарық ағыны немесе жарықтануға) тәуелділігі.

Тәжірибе жүзінде жарық сипаттамалары көбінесе фототокқа емес, ал жарық тогы немесе кедергінің жарықтандырылуға тәуелділігі түрінде болып келеді.

Фоторезисторлардағы фототоктың жарықтандырылуға тәуелділігі фотоөткізгіштіктің жарық қарқындылығына тәуелділігін анықтайды және жалпы жағдайда сызықтық түрде болады:

(5.12.2)

мұндағы – пропорционалдық коэффициент; – фоторезистор ұштарына берілген кернеу; – жарық ағыны; – жарық ағынының дәрежелік көрсеткіші; – фоторезистор ауданы; - жарықталыну

Фоторезистордың жарықтық сипаттамасын алу үшін 5.12.1-суреттегі сұлба қолданылады.

1. кернеуді береміз (рұқсат етілетін мәндерде) және фоторезистор мен жарық көзінің ара қашықтығын өлшей отырып люксметрмен жарықталыну -ні, микроамперметрмен , өлшеп аламыз да, табамыз.

2. тәуелділігін график түрінде көрсетеміз.

3. Көп жағдайда фоторезисторларды қолданғанда

жарықтандырылған фоторезисторлар кедергілерінің қатынасының мына шартты қанағаттандыруын

(5.12.3)

және өлшенген кедергілердің салыстырмалы мәні

(5.12.4)

сияқты шамаларға көп көңіл бөлу қажет.

Берілген кернеу мен жарықтандырылуға сәйкес қараңғы және жарық токтарды өлшеп алады, сонан соң кедергілердің қатынасын табады. Фоторезистордың қараңғы және жарық кедергілері Ом заңы арқылы есептеледі:

(5.12.5)

(5.12.6)

ТАПСЫРМА

1. 5.12.1-суреттегідей сұлбаны жинаңдар, да мына шамаларды өлшеңдер:

– жарықталыну болғандағы вольтамперлік сипаттаманы;

– жұмыс кернеуіндегі фоторезистордағы жарықтық сипаттамаларды;

– фототоктың спектрлік тәуелділігін, ол үшін әртүрлі монохроматты светофильтрлермен (немесе фоторезистордық жұмыс кернеуі кезінде монохроматор арқылы монохромат жарық сәулесін түсіреміз) өлшеулер жасаймыз. Фототокты әрбір сайын өлшейміз.

2. Зерттелетін фоторезистор үшін вольтамперлік, жарықтық және спектрлік сипаттамаларын тұрғызыңдар. Фототоктың толқын ұзындығына тәуелділік қисығы бойынша жарық көзі жнергиясының спектрде таралуы тәуелділігін тұрғызыңдар. Сонан соң бірінші қисықтың ординатасын екінші қисық ординатасына сәйкес бөлу қажет. Алынған қисық фоторезистордың спектрлік сипаттамасы болып табылады.

3. Зерттелетін фоторезистор үшін табыңдар: 1). Интегралдық және меншікті сезімталдылықтарды ; 2). Қараңғы кедергі , жарық түсірген кездегі кедергіні, фотоөткізгіштік , қатынасын, өлшенген кедергілердің салыстырмалы қателігін .

Ескерту: жұмыс кернеуіндегі жарықталыну болу керек.

 

5.12.2 БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ:

1.Қандай заттар жартылай өткізгіштер деп аталады? – типті және – типті жартылай өткізгіштер.

2. ауысу дегеніміз не, оның негізгі қасиеттері?

3. Фототок дегеніміз не? Оның әсер ету механизмі.

4. Фотокедергінің өткізгіштігінің жарықталынуға тәуелділігі.

5. Фотокедергінің вольт – амперлік және люкс – амперлік сипаттамалары.

ӘДЕБИЕТТЕР

 

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1 -3., М.,1987

2.Т.И.Трофимова «Курс физики», М., 1999

3. Яворский Б.М. Основы физики. Учеб. В 2-х т. Т.1: Механика. Молекулярная физика. Электродинамика-М., 2000

4. Яворский Б.М. Основы физики. Учеб. В 2-х т. т.2 Колебания и волны. Квантовая физика. Физика ядра и элементарнықх частиц. М., 2000

4. Қойшыбаев Н., Шарықбаев А. Физика: Механика. Молекулалық физика және жылу. Т.1-А.., 2001

5.Қожанов Т.С., Рысменде С.С. Физика курсы. 1 том: Механика. Молекулалық физика. Термодинамика.-А., 2001

6. Жұмағұлов А.Ж., Естекбаев М.К., Тұрысбекова Б.Ш., Паримбеков З.А. Физика. Лабораториялық практикум. Семей - 1995

8. Атмачиди П.И. Руководство к лабораторным работам по физике. Ч.2. Электричество магнетизм. Семипалатинск – 1981.

9. Кандауров Н.Е., Жумагулов А.Ж., Атмачиди П.И. Методические указания к лабораторным работам по поляризации света. Алма Ата, изд. РУМК, 1988

10. Верещагин А.Б., Гайнова Л.Е., Замкоавой В.С., Жумагулов А.Ж. Руководство к лабораторным работам по физике (молекулярная физика и термодинамика), 1993.

11. Атмачиди П.И., Верещагин А.Н., Гайнова Л.Е., Жумагулов А.Ж., Килибаева С.К., Паримбеков З.А. Руководство к лабораторным работам по физике (колебание и волны), 1994.

12. Абдуллаев Ж. Физика курсы.-А.1994

13. Полатбеков П. Оптика - А., 1981

14. Жұманов К.Б. Оптика негіздері: Оқу құралы.- А.- 2004

15. Бейімбетов Ф.Б. Электр және магнетизм: Оқу құралы.-А., 2004

16. Мұқышева М.Қ., Паримбеков З.А., Тұрысбекова Б.Ш. Физика курсы, 1 бөлім:Механкика. Молекулалық физика. Электр және магнетизм. Семей, 2009.

17. Мұқышева М.Қ., Паримбеков З.А., Тұрысбекова Б.Ш. Физика курсы, 2 бөлім: Тербелістер мен толқындар. Толқындық оптика. Кванттық механика элементтері. Атомдық және ядролық физика элементтері: Оқу құралы.-Семей, 2010 ж.

 

МАЗМҰНЫ

 

Алғы сөз.............................................................................................................3 Қателіктер теориясына кіріспе.................................................................... 4 Ілгерлемелі қозғалыс заңдарын зерттеу...................................................... 8 Айналмалы қозғалыс заңдарын зерттеу..................................................... 16 Оқтың ұшу жылдамдығын кинематикалық және динамикалық тәсілдермен анықтау.................................................................................... 22 Тұтас дөңгелектің инерция моменті мен тіреудегі үйкеліс күшін анықтау................................................................................................ 29 Дискінің инерция моментін анықтау............................................................ 31 Ауа молекуласының еркін жол ұзындығын және эффективті диаметрін анықтау.............................................................................................................34 Сұйықтың беттік керілу коэффициентін сақинаны сұйық бетінен жұлып алу әдісімен анықтау......................................................................... 37 Ауадағы дыбыстың таралу жылдамдығын және қатынасын анықтау........................................................................................ 41 Ауаның ылғалдылығын анықтау................................................................... 46 Тұтқыр сұйықтардың ішкі үйкеліс коэффициентін анықтау (Стокс әдісі бойынша).......................................................................50 Құмның жылу өткiзгiштiк коэффициентiн анықтау................................. 52 Сұйықтың беттік керілу коэффициентін анықтау.................................... 54 Сұйықтың беттік керілу коэффициентін тамшы әдісімен анықтау........ 60 Ауаның меншікті жылу сиымдылықтары қатынасын адиабаталық ұлғаю әдісімен анықтау............................................................................. 63 Тербелмелі қозғалыс заңдылықтарын тексеру......................................... 68 – контурдағы өшетін тербелістерді зерттеу.................................... 73 Акустикалық әдіспен серпімділік модулін анықтау................................ 80 Электростатикалық өрісті зерттеу.............................................................. 89 Уитстон көпірі арқылы кедергілерді анықтау............................................ 95

Металдардың кедергілерінің температураға байланыстылығын зерттеу............................................................................................................ 100

Ток көзінің э.қ.к -ін компенсация әдісімен анықтау............................. 103

Термо эқк-ін зерттеу. Термопараны градуирлеу.................................... 107

Аналитикалық таразының көмегімен магнит индукциясын анықтау... 111

Жердің магнит өрісінің кернеулігінің горизонталь құраушысын анықтау......................................................................................................... 114

Холл датчигі көмегімен магнит өрісі индукциясын өлшеу.................... 119

Сұйықтың диэлектрлік өтімділігін өткізгіш қос сым арқылы анықтау............................................................................. 126

Дифракциялық тордың көмегімен жарықтың толқын ұзындығын анықтау..................................................................................... 132

Френель бипризмасының көмегімен толқын ұзындығын анықтау......... 137

Малюс заңын тексеру................................................................................... 143

Мөлдір денелердің сыну көрсеткіштерін микроскоп көмегімен анықтау.......................................................................................................... 149

Сыртқы фотоэффект құбылысын зерттеу. Планк тұрақтысын анықтау......................................................................................................... 152

Газдық лазердің сәулеленуі квант энергиясын және толқын ұзындығын анықтау........................................................... 157

Жарықтың жұтылуын зерттеу.................................................................. 162

Стефан-Больцман тұрақтысын анықтау.................................................. 168

Сутегі спектрін зерттеу. Ридберг тұрақтысын және электрон массасын анықтау........................................................... 173

Жарық диоды арқылы планк тұрақтысын анықтау............................. 179

Фотодиодтың негізгі қатынастарын тексеру........................................... 183

Жартылай өткізгіштердің фотоөткізгіштіктерін зерттеу........................ 186

Әдебиеттер...................................................................................................... 189

Мазмұны...........................................................................................................190