Загальна інформація
Застосування
Застосування в датчику руху
Так само як і фоторезистор, фотодіод - це елемент із галузі оптоелектроніки. Він теж реагує залежно від сили світла, що на нього падає. Проте фотодіоди працюють значно швидше за фоторезистори. Тому вони дуже добре надаються на роль приймача оптично переданої інформації. Так само їх часто застосовують у різних вимірювальних пристроях. Наприклад, елемент на рисунку вгорі є складовою цифрового фотоапарата і слугує тут для налаштування витримки.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Треба знати, як в електричному колі вимірюють дві величини - силу струму й напругу.
Принцип
На простому електричному колі демонструють роботу фотодіода.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Після виконання досліду учні мають уміти описати роботу фотодіода.
Завдання
Треба показати, що фотодіод під дією світла створює електричну напругу і може давати струм. Крім того, треба дослідити, як змінюється характеристика фотодіода під дією світла.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Обладнання
Складання та виконання
Складання (1/2)
Рисунок 1
1. Дослід
Склади дослід відповідно до рисунка 1.
Обери діапазони вимірювання - і - .
Виконання (1/2)
Спрямуй світло кишенькового ліхтарика на фотодіод.
Змінюй освітленість.
Спостерігай за напругою і силою струму.
Запиши свої спостереження (1).
Складання (2/2)
Рисунок 2
2. Дослід
Зміни складання досліду відповідно до рисунка 2.
Спочатку увімкни фотодіод у прямому напрямі.
Обери діапазони вимірювання - і -; спочатку подбай про те, щоб на фотодіод потрапляло якомога менше світла (за потреби накрий фотодіод).
Виконання (2/2)
Підвищуй постійну напругу відповідними кроками до 0,60 В і заноси виміряні значення напруги та сили струму до таблиці. Устав модуль «Фотодіод» у схему, повернувши його на 180°. Знову підвищуй напругу крок за кроком і записуй виміряні значення. Поверни напругу на блоці живлення до нуля і знову увімкни фотодіод у прямому напрямі.
Закріпи кишеньковий ліхтарик за допомогою штативного приладдя скраю демонстраційної дошки на відстані близько 20 см перед дошкою. Установи на блоці живлення 0,6 В. Увімкни ліхтарик, сфокусуй світло і освіти фотодіод.
Зменшуй напругу відповідними кроками і заноси виміряні значення напруги та сили струму до таблиці. При цьому змінюй полярність амперметра. Коли сила струму стане від'ємною, зміни полярність джерела напруги; так само й тоді, коли ручка регулювання напруги дійде до упору 0. Зміни полярність вольтметра, коли напруга стане від'ємною.
Обери більшу освітленість (наприклад, відстань ліхтарика 10 см) і повтори вимірювання.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження (1/3)
Для прикладу вдалося дістати такі виміряні значення:
Спостереження (2/3)
Спостереження (3/3)
Коли світло потрапляє на фотодіод, вимірювальний прилад показує напругу приблизно . Сила струму дуже сильно залежить від освітленості ( ).
Опрацювання результатів
Під дією світла фотодіод може створювати електричну енергію. У запірному шарі фотодіода енергія світла вивільняє зі зв'язків електрони та дірки.
Якщо фотодіод увімкнено в прямому напрямі й не освітлено, то його характеристика має такий самий вигляд, як у кремнієвого випрямного діода. Прямий струм починається за прямої напруги приблизно і далі дуже круто зростає.
Якщо фотодіод увімкнути у зворотному напрямі, то помітного струму немає, поки на фотодіод не потрапляє світло. Коли фотодіод освітлюють, характеристика зміщується в бік від'ємних значень сили струму.
Сила струму короткого замикання фотодіода пропорційна освітленості, тому фотодіоди часто застосовують в експонометрах.