Pho.rs: Фотодиод

A1 ^0.20 Зарисуйте электрическую схему, которая позволит измерить ВАХ фотодиода в наибольшем диапазоне напряжений.

1 Используется правильная схема подключения потенциометра.

0.20

A2 ^3.00 При $5$ разных $L$ проведите серию измерений $I(U)$. Для каждого $L$ в серии должно быть не менее $15$ точек.

1 В серии не менее 15 точек	5 × 0.21
2 У фотодиода перепутана полярность (можно определить по графикам)	-0.50
3 В серии не менее 4-ех точек лежат в области $U<0$, $I<0$	5 × 0.15
4 В серии не менее 4-ех точек лежат в области $U>0$, $I<0$	5 × 0.12
5 В серии не менее 4-ех точек лежат в области $U>0$, $I>0$	5 × 0.12

A3 ^1.50 Постройте график $I(U)$. В одних осях отобразите все серии.

1 Построен ВАХ хотя бы для одного $L$	0.42
2 Построен ВАХ для каждого следующего $L$	4 × 0.22
3 На ВАХ отображены все три существенных области	0.20

A4 ^0.10 Чему равно $U_T=\frac{k_BT}{q}$ при комнатной температуре?

1 \[U_T=(25.6\pm0.4)~\text{мВ}\]

0.10

A5 ^0.10 Какой вид имеет формула (1) при $U \gg U_T$?

1 \[ I = I_S e^{\frac{\mu U}{U_T}} + I_0(J) \]

0.10

A6 ^0.90 Постройте график $I(U)$ в таким осях, чтобы он оказался линейным. Из этого графика определите $I_S$ и $\mu$.

1 Выбрана линеаризация $\ln\left (\dfrac{I-I_0}{1\,мкА}\right)$ от $U$.	0.05
2 Значение $I_0$ находится из эксперимента: по пресечению ВАХ с прямой $U=0$/непосредственному измерению	0.05
3 Выполнен пересчет.	0.20
4 Построен график.	0.50
5 Из графика получено $\mu = (0.26 \pm 0.15)$.	0.05
6 Из графика получено $I_s = (6 \pm 3)~\text{мкА}$.	0.05

B1 ^0.60 Для $6$ разных $L$ измерьте фототок $I_0$. Вместе с результатами пункта $\textbf{A2}$ у Вас должна получиться серия из $11$ измерений.

1 Проведены измерения.	6 × 0.08
2 Ширина диапазона разных $L$: \[L_\text{max}/L_\text{min} \geq 2\]	0.12

B2 ^0.20 Пусть мощность излучения лампочки $P$ и она является точечным изотропным источником — во все стороны уходит одинаковое количество излучения. Как в таком случае зависит $J$ от $L$?

1 \[ J = \frac{P}{4\pi L^2}\]

0.20

B3 ^0.80 Постройте зависимость $I_0$ от $L$ в таких координатах, чтобы она была линейной. Имейте в виду, что помимо света лампочки на фотодиод падает фоновый свет, его можно считать независящим ни от чего. Определите $I_\text{ф}$ — фототок, соответствующий фоновому свету.

1 Зависимость построена в координатах $I$ от $1/L^2$.	0.20
2 Построен график.	0.40
3 График оказался линейным.	0.10
4 Фоновый фототок найден из свободного члена прямой и \[ I_\text{ф} = [5,50]~\text{мкА} \] Причечание: за ответ с неправильной полярностью балл не ставится	0.10

С1 ^0.90 Зафиксируйте некоторое $L$ и при разных углах $\theta$ измерьте фототок $I_0$. Проведите измерения при $\theta \in [0^\circ,85^\circ]$ с шагом в $5^\circ$.

1 При измерениях лампочка и центр фотодиода остаются на месте, меняется только угол падения света.	0.18
2 Проведены измерения.	18 × 0.04

C2 ^1.70 Расчитайте $S$ в каждой точке и постройте график зависимости $S$ от $\theta$ в полярных координатах.

1 Проведен пересчет	0.20
2 Построен график	0.70
3 На графике $S=1$ находится при $\theta = 0^\circ \pm 10^\circ$	0.40
5 На графике $S<0.1$ при $\theta = \pm 85^\circ$.	0.40

Фотодиод

Разбалловка