Цель работы и описание измерительной установки.

В данной работе предлагается на промышленных фоторезисторах из сульфида кадмия CdS :

1. Получить вольт-амперную характеристику темнового тока и фототока и построить графики зависимостей I_o= f(U) , I_ф = f(U).

2. Измерить световую характеристику, построить график зависимости I_ф=f(E_o)и определить чувствительность на линейном участке.

3. Получить температурную характеристику темнового тока, построить график зависимости I_o= f(T) и определить температурный коэффициент темнового тока.

4. Измерить частотную характеристику фототока, построить график зависимости I_ф=f(ω) и определить постоянную времени фоторезистора.

Выполнение работы проводится на установке, принципиальная схема которой дана на рис.1.

12 10

2 8

+V +A -A

3 5 4

А

9

А

1

Печь

В7-15

ДВ

		В3-38
			А
	В

11

6 7

	БП

Рис.1. Принципиальная схема установки.

Установка представляет собой две самостоятельные цепи. Цепь излучателя состоит из лампы накаливания (1), выпрямителя ВСА-5К и амперметра Э 378 (4). Свет от лампы модулируется диском с вырезами (5) ,закрепленным на валу двигателя (6). Цепь фоторезистора состоит из фоторезисторов Аи В, источника питания (8), тумблера включения питания (9), микроамперметра М-95 (10), вольтметра М 1105 (11) и потенциометра (12). Фоторезистор А укреплен на стойке, которая может перемещаться по рельсовой станине, сцентрирован по высоте относительно лампы и помещен в металлический экран для предохранения от воздействия постороннего света. Экран закрыт шторой из темной плотной ткани, которая во время измерений должна быть закрыта. Входное окно фоторезистора дополнительно закрыто шторкой. Расстояние от излучателя до фоторезистора проградуировано в люксах. Температурные измерения проводятся на фоторезисторе В, который помещен в термокамеру (3), температура которой регулируется ЛАТРом (2).

Последовательность выполнения работы.

Перед началом работы нужно убедиться, что регулирующая ручка выпрямителя ВСА‑5К выведена в крайнее левое положение, фоторезистор А закрыт расположенной перед ним металлической шторкой, микроамперметр М-95 в положении «нар. шунт», ручка потенциометра (12) на левой боковой стенке экрана выведена в положение минимума.

1.Определение вольт-амперной характеристики фоторезистора.

Проверить цепь фоторезистора А. Убедиться, что фоторезистор В отсоединен от измерительной установки, т.е. от клемм «-А»и «-V» на левой боковой стенке экрана. Включить в сеть ~ 220 В микроамперметр М-95 поставив переключатель в положение «нар.шунт»,при этом шкала микроамперметра соответствует указателю наружного шунта Р4. Включить тумблер питания фоторезистора на левой боковой стенке экрана. Изменяя потенциометром (12) на левой стенке экрана напряжение на фоторезисторе в пределах 0-2 В (напряжение фиксируется вольтметром М1105), измерить соответствующие значения тока меняя чувствительность микроамперметра М-95. Построить график зависимости темнового тока I_o=f(U).

Ручку потенциометра (12) поставить в положение минимума, шунт микроамперметра М-95 в положение «1 mA», включить выпрямитель ВСА-5К, установить ток 7,5 А в цепи лампы накаливания. Передвинуть стойку с фоторезистором в крайнее левое положение и получить на его поверхности минимальную освещенность 65лк. Открыть металлическую шторку перед фоторезистором. Изменяя напряжение на фоторезисторе в пределах 0-2 В измерить соответствующие значения фототока, меняя соответственно чувствительность микроамперметра. Построить график зависимости фототока I_ф=f(U).

2. Определение световой характеристики фоторезистора.

Установить напряжение 2В на фоторезисторе. Передвигая стойку с фоторезистором по станине измерить токи в цепи фоторезистора при различных значениях освещенности Е_о (65-350 лк). Построить график зависимости I_ф=f(E_o). На линейном участке определить интегральную чувствительность по формуле

,

где S – площадь фоторезистора. S = 15 мм².

3 .Определение частотной характеристики.

Включить в сеть ~ 220В милливольтметр В3-38 и вольтметр В7-15. Определение амплитуды переменной составляющей фототока производится по формуле :

,

где R_н =2 кОм – сопротивление нагрузки в цепи фоторезистора, U_c– напряжение на R_н, измеренное милливольтметром В3-38 на клеммах +А и +V.

Для получения прямоугольных импульсов на пути между лампой накаливания и фоторезистором установлен диск с секторными вырезами. Диск приводится во вращение электродвигателем, включив тумблер « ДВ» блока питания (7). Скорость вращения диска регулируется ручкой на правой передней стенке металлического экрана, напряжение на электродвигателе контролируется вольтметром В7-15. Частота прерывания (модуляция) светового потока определяется по формуле:

f=mn ,

где n – число вырезов диска, m – число оборотов диска за одну секунду. В данной установке n=4 или 40. Переводная таблица зависимости частоты модуляции (f) от напряжения приложенного к электродвигателю и числа вырезов помещена на правой боковой стенке металлического экрана и на последней странице данной инструкции.

Установить стойку с фоторезистором на расстоянии соответствующим освещенности 250 лк, подать на фоторезистор напряжение 2В и зарегистрировать микроамперметром М- 95 (10) фототок, протекающий через него, т.е. I_ф(f=0).Измерения необходимо начинать с n=4 . Для этого перемещают диск с прорезями по стойке вверх или вниз. Изменяя скорость вращения диска в пределах значений переводной таблицы, определить фототок I_ф~ Результаты измерений регистрируются на милливольтметре В3-38. Уменьшить скорость вращения диска до нуля. Передвинув вниз по стойке диск с прорезями установить его в положение n=40 и также определить фототок I_ф. Построить график зависимости F(f) от частоты модуляции в пределах от 0-1600 Гц.

.

Сравнить полученный график с рис. 4 методического пособия. Определить частоту f^*,на которой относительная величина фототока уменьшается до значения 0,76 от максимума. Определить постоянную времени фоторезистора по формуле

.

Установив регулирующую ручку выпрямителя ВСА-5К в крайнее левое положение, выключить его и отключить милливольтметр В3-38 и В7-15. Тумблер «ДВ» выключить.

4. Определение температурной характеристики.

Фоторезистор А отсоединить от измерительной установки, вынув один из штекеров на стойке фоторезистора А. Для исследования температурной зависимости необходимо подключить фоторезистор В, помещенный в термокамеру, к клеммам «-А» и «-V» и подать на него напряжение 2 В . Температура в термокамере измеряется термометром, который укреплен на верхней крышке термокамеры. Включить ЛАТР в сеть ~ 220 В, и увеличивая ток через термокамеру, изменять температуру в пределах от комнатной до + 100⁰ С. При различных значениях температуры измерить темновой ток I_o микроамперметром М-95 и построить график зависимости I₀=f(T).По формуле

ТКС=

определить температурный коэффициент темнового тока.

Порядок окончания работы.

Регулирующие ручки ЛАТРа, выпрямителя ВСА-5К и потенциометров установить в положение минимального напряжения. Выключить тумблер (9) источника питания. Все приборы отключить от сети ~ 220 В. Рабочее место привести в порядок.

Напряж. (В)	Частота модуляции света (Гц)
выреза	40вырезов
1.5
2.5
3.5
4.5
5.5
6.5
9.5