Метод измерения и описание аппаратуры.

В данной работе применяется низковольтный вакуумный катодолюминесцентный индикатор типа ИВ–6 с зелёным цветом свечения цинкоксидного люминофора ZnO – Zn.

Как и у обычного триода, у индикатора ИВ–6 можно снимать накальные, сеточные и анодные характеристики, а также зависимость яркости свечения индикатора от анодного, сеточного и накального напряжения.

 

В предлагаемой работе снимаются следующие характеристики:

 

1. Зависимость яркости свечения индикатора от напряжения накала (при постоянном анодном и сеточном напряжении – для простоты измерений анод и сетка индикатора подключены к одному и тому же источнику питания и имеют одинаковый потенциал).

2. Зависимость тока анода и яркости свечения индикатора от напряжения на аноде (при постоянном напряжении накала).

 

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 4, где А – миллиамперметр для измерения анодного тока индикатора; V₁ – вольтметр для измерения анодного напряжения; V₂ – вольтметр для измерения напряжения накала; ФЭ – полупроводниковый фотоэлемент, который преобразует падающую на него световую энергию (свет от индикатора) в электрическую; V₃ – вольтметр, с помощью которого измеряется напряжение на ФЭ (это напряжение прямо пропорционально яркости индикатора).

 

 

 

Внешний вид установки изображен на рис. 5, где 1 – корпус, в котором укреплён индикатор; провода от индикатора идут к вольтметрам, миллиамперметру и блокам питания; 2 – кожух фотоэлемента.

 

 

Для уменьшения засветки фотоэлемента посторонним светом индикатор помещен в корпус 1, который плотно вставляется в кожух 2. При такой схеме на фотоэлемент попадает только свет от индикатора, а дневной свет не мешает измерениям.

 

Приборы и принадлежности.

Индикатор типа ИВ–6, миллиамперметр, вольтметры, источники питания нити накала и анода, фотоэлемент, переключатели, соединительные провода.

 

Порядок выполнения работы и обработка результатов.

Перед снятием основных характеристик необходимо убедиться в работоспособности установки.

Для этого следует установить напряжение накала 1,0 В, а напряжение анода 25,0 В. После этого вынуть корпус 1 (рис. 5) из кожуха 2 и визуально убедиться в том, что индикатор светит.

Закрыв, а потом открыв рукой фотоэлемент, находящийся в кожухе 2, выяснить его реакцию на свет (показания вольтметра V₃ при открытом фотоэлементе должны быть больше, чем при закрытом).

Проделав указанные выше действия и убедившись в работоспособности установки, необходимо вновь вставить корпус 1 в кожух 2 и приступить к измерениям.

 

Управжнение 1.

Снятие накальных характеристик.

а) Установить напряжение анода U_а = 25,0 В.

б) Не меняя значение анодного напряжения варьировать напряжение накала U_н от 0 до 1,4 В с интервалом 0,1 В, данные измерения яркости занести в таблицу № 1.

Таблица № 1.

Uн, В

Lотн, мВ

Lабс, кд/м^2

 

в) Используя коэффициент пропорциональности k (указан на кожухе фотоэлемента), пересчитать значения яркости, выраженной в милливольтах, в яркость, выраженную в кд/м². Для этого необходимо все данные колонки 2 умножить на k. Полученные результаты занести в колонку 3.

 

Упражнение 2.

Снятие вольт-яркостных характеристик.

а) Установить напряжение накала U_н = 1,0 В.

б) Сохраняя постоянное значение напряжения накала изменять напряжение на аноде U_а от 0 до 25,0 В с интервалом 0,5 В и записывать в таблицу № 2 значения анодного тока и яркости индикатора.

 

Данные, заносимые в таблицу № 2: U_а – напряжение на аноде индикатора; L_отн – яркость индикатора в относительных единицах (милливольтах); L_абс – абсолютное значение яркости в кд/м² (для получения этого параметра необходимо данные колонки 2 умножить на коэффициент k); I_а –ток анода; P_а – мощность, выделяя на аноде индикатора (для нахождения этого параметры необходимо значение тока умножить на величину анодного напряжения P_а = U_а × I_а ); L_абс/P_а – яркость, приходящаяся на 1 Вт потребляемой мощности (величина прямопропорциональная эффективности катодолюминесценции).

 

Таблица № 2.

Uа, В	Lотн, мВ	Laбс, кд/м^2	Iа, мА	Ра, Вт	Lабс/Pа

 

Используя данные таблицы № 1 и № 2 построить графики зависимости L = f (U_н), L = f (U_а) и L_абс/P_а = f (U_а). Из построенных графиков оценить:

1. Оптимальное напряжение накала для достижения максимальной яркости свечения индикатора.

2. Протяженность линейного участка зависимости L = f (U_а).

3. Ширину запрещенной зоны материала катодолюминофора (в электронвольтах).