Файл: Исследование электронного и ионного фотоэлементов Ознакомиться с устройством и принципом действия фотоэлементов.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.11.2023

Просмотров: 59

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

2 ОСНОВНЫЕ РАССЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

3 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ


Целью настоящей работы является ознакомление с устройством и принципом работы фотоэлектронных приборов – электронного и ионного фотоэлементов и однокаскадного фотоумножителя, освоение методики снятия характеристик и измерения параметров.

В работе экспериментально исследуются анодные и световые характеристики фотоэлектронных приборов, определяются интегральная чувствительность, чувствительность по напряжению, а также коэффициент газового усиления, изучается процесс утомления фотокатодов.

Задание на работу:
Исследование электронного и ионного фотоэлементов:
1. Ознакомиться с устройством и принципом действия фотоэлементов.

2. Записать паспортные данные исследуемых фотоэлементов и зарисовать схему включения.

3. Снять семейство статических анодных характеристик Ia = f(Ua) при различных световых потоках F.

4. Снять семейство статических световых характеристик Ia  fF при различных анодных напряжениях Ua.

5. Снять световую характеристику Ia  fF при постоянном входном напряжении и включенном сопротивлении нагрузки RH  5 MОм.
Исследование однокаскадного фотоумножителя:
1. Ознакомиться с устройством и принципом действия фотоумножителя, записать паспортные данные.

2. Снять световую статическую характеристику фотоумножителя Ia  fF при номинальных напряжениях Uэ и Ua. Одновременно снять характеристику Iк  fF .

3. Снять световую характеристику фотоумножителя Ia  fF с включенной нагрузкой в анодной цепи RH при номинальных напряжениях на электродах.

4. Снять две эмиттерные характеристики фотоумножителя Ia  fUэ.к при постоянном напряжении между катодом и анодом и двух значениях световых потоках F1 и F2.

5. Снять две анодные характеристики фотоумножителя Ia  fUa при постоянном напряжении между катодом и эмиттером и при постоянных тех же световых потоках F1 и F2.

2 ОСНОВНЫЕ РАССЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ


Интегральная чувствительность фотоэлемента находится по формуле:

, (2.1)

где F – световой поток, изменяемый в люменах;

Ia – ток анода.


Чувствительность электронного фотоэлемента по напряжению рассчитывается по формуле:

, (2.2)

где R – сопротивление нагрузки.

Коэффициент газового усиления в ионном элементе рассчитывается по формуле:

, (2.3)

где IГ – ток в рабочем режиме;

Iнас – ток насыщения.

Интегральная чувствительность фотоумножителя рассчитывается по формуле:

, (2.4)

где σ – коэффициент вторичной эмиссии, рассчитываемый как:


3 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ


Принципиальная электрическая схема стенда для исследования фотоэлектронных приборов представлена на рисунке 3.1.



Рисунок 3.1 – Схема для исследования фотоэлектронных приборов

Экспериментальные данные электронного фотоэлемента СЦВ–4 представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Зависимость тока анода СЦВ–4 от напряжения анода при различных световых потоках

F4=340 лм
F5=420 лм

Iа, мкА
Uа, В
Iа, мкА
Uа, В

0
0
0
0

1
12,5
1
12,5

1,1
25
1,3
25

1,2
50
1,6
50

1,3
75
1,8
75

1,4
100
1,85
100

1,5
125
1,9
125

1,7
200
1,95
200

1,8
250
2
250

На рисунке 3.2 изображен график зависимости анодных характеристик.



Рисунок 3.2 – Анодные характеристики фотоэлемента СЦВ–4

Экспериментальные данные представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Экспериментальные данные семейство статических световых характеристик СЦВ–4

Uа=75 В
Uа=125 В
С Нагрузкой Uа=100 В

Iа, мкА
F, Лм
KF, ∙10-6 А/Лм
Iа, мкА
F, Лм
KF, ∙10-6 А/Лм
Iа, мкА
F, лм
KF, ∙10-6 А/Лм
Kн, В/Лм

0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

0,4
0,08
5
0,5
0,08
6,3
0,4
0,08
5
25

0,9
0,15
6
1
0,15
6,7
0,95
0,15
6,3
31,5

1,4
0,24
5,8
1,4
0,24
5,8
1,2
0,24
5
25

1,8
0,34
5,3
1,9
0,34
5,6
1,9
0,34
5,6
28

2
0,42
4,8
2,1
0,42
5
2
0,42
4,8
24


По формуле 2.1 рассчитаем интегральную чувствительность:

А/Лм

По формуле 2.2 рассчитаем чувствительность электронного фотоэлемента по напряжению:


В/Лм
На рисунке 3.3 изображен график статических световых характеристик



Рисунок 3.3 – Световые характеристики фотоэлемента СЦВ–4

На рисунке 3.4 изображен график Световые характеристики фотоэлемента с нагрузкой.



Рисунок 3.4 – Световые характеристики фотоэлемента СЦВ–4

Таблица 3.3 – Зависимость тока анода ЦГ-4 от напряжения анода при различных световых потоках

F4=340 лм
F5=420 лм

Iа, мкА
Uа, В
Iа, мкА
Uа, В

0
0
0
0

3
25
3,5
25

5
50
6
50

7
75
8,8
75

9,5
100
11
100

11,8
125
13,2
125

На рисунке 3.5 изображен график зависимости анодных характеристик.



Рисунок 3.5 – Анодные характеристики фотоэлемента ЦГ–4

Рассчитаем крутизну тока анода от напряжения анода

мкмA/B

мкА/B
Таблица 3.4 – Экспериментальные данные семейство статических световых характеристик ЦГ–4

Uа=75 В
Uа=125 В
С Нагрузкой Uа=100 В

Iа, мкА
F, Лм
KF, ∙10-6 А/Лм
Iа, мкА
F, Лм
KF, ∙10-6 А/Лм
Iа, мкА
F, лм
KF, ∙10-6 А/Лм
Kн, В/Лм

0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

1,1
0,08
13,8
3
0,08
37,5
1,5
0,08
18,8
94

3
0,15
20
5
0,15
33,3
3,1
0,15
20,7
103,5

5
0,24
20,8
8,2
0,24
34,2
5
0,24
20,8
104

6,5
0,34
19,1
10,8
0,34
31,8
6
0,34
17,6
88

7,9
0,42
18,8
12
0,42
28,6
6,9
0,42
16,4
82

По формуле 2.1 рассчитаем интегральную чувствительность:

А/Лм

По формуле 2.2 рассчитаем чувствительность электронного фотоэлемента по напряжению:

В/Лм

На рисунке 3.6 изображен график зависимости световой характеристики фотоэлемента.



Рисунок 3.6 – Световые характеристики фотоэлемента ЦГ–4

Используя формулу (2.3), определим коэффициент газового усиления в ионном элементе рассчитывается по формуле:





Рассчитаем крутизну тока анода от светового потока

A/Лм

А/Лм

На рисунке 3.7 изображен график световой зависимости характеристики фотоэлемента с нагрузкой.



Рисунок 3.7 – Световые характеристики фотоэлемента с нагрузкой ЦГ–4

Таблица 3.5 – Экспериментальные данные семейство статических световых характеристик ФЭУ–1

Uа=50 В, Uэ=100 В, без нагрузки
С нагрузкой Rm=5 MОм

Ik, мкА
Ia, мкА
F·10-3, Лм
σ
KF∙10-6 А/Лм

Kум∙10-6 А/Лм

Ik, мкА
Ia, мкА
F·10-3, Лм
σ
KF∙10-6 А/Лм

Kум∙10-6 А/Лм

0
0
0
0
0
25
0
0
0
0
0
0

0,5
1
80
2
12,5
24,13
0,5
0,9
80
1,8
11,3
20,34

1
1,9
150
1,9
12,7
21,84
1
1,9
150
1,9
12,7
24,13

1,5
2,8
240
1,87
11,7
18
1,3
2,8
240
2,15
11,7
25,2

2
3,5
340
1,75
10,3
18,1
1,9
3,2
340
1,68
9,4
15,8

2,1
4
420
1,95
9,5
25
2
3,8
420
1,9
9
17,1

Смотрите также файлы