オペアンプを使った光電管実験
私は光電管でプランク定数を見つける実験に取り組んでいます。私は次の回路を構築し、暗い部屋の光電管にLEDライトを向けましたが、いくつか問題がありました。
コンデンサがない場合、電圧計の読み取りは非常に不安定でした（主に1Vから3V）。私が正しければ、光電管の遮断電圧に達するまで電荷が蓄積するはずです。
静電容量を（1uFと0.1uFに）減らすと、再び不安定な値になります。また、静電容量が小さいため、光の強度を下げると電圧計の読みが大幅に増加しました。
光の入射がない場合でも、コンデンサなしで電圧は約500mVを読み取ります。
この回路の欠陥は何ですか、そして上記の問題の原因は何ですか？ボルテージフォロワに使用したオペアンプはLMC6081で、単電源で動作します。私は完全に電気回路の初心者ですので、基本から説明していただければ幸いです。
回答
別のコンデンサは必要ありません。
リンクしたラボの説明から：
物理的に分離されたアノードとカソードは、円筒形コンデンサの半分として動作します。入射光は、このコンデンサ（C）を電子で充電するための電流源として機能します。このコンデンサの総電荷（Q）と電位差は、静電気からの基本方程式Q = CVによって決まります。
コンデンサは光電管の固有の部分です。あなたの仕事は、光電管のプレートとロッドの間の蓄積電荷を測定することです。
それは非常に小さな静電容量になります。入力に非常に低いリーク電流を持つオペアンプが必要になります。
充電電流は数マイクロアンペアになります。それよりもはるかに漏れの少ないオペアンプが必要になります。
あなたのLMC6081は、そのニーズを満たすように見える-それは、入力teraohm範囲のインピーダンス、およびピコアンペアの範囲の漏れを持っています。
これを機能させるには、この種のもの用に設計されたセットアップが必要になります。
私はそれまでではないことを知っています。私はこの種のこと（極端な高インピーダンス測定）について少し読んだことがあり、必要なスキルがないことを知っています。
- 扱っているインピーダンスでは、PCB上の指紋が抵抗として機能し、測定を台無しにする可能性があります。
- あなたが通常絶縁体であると考える多くのものは、あなたが扱っているインピーダンスと比較して導体のように見え始めます。
- オペアンプの入力ピンは電界に反応します。光電管への接続を短くし、シールドする必要があります。
- ガードリングを調べてください、あなたはそれらが必要になるでしょう。
アナログ・デバイセズのこの記事では、回路を構築する際に考慮しなければならないことについて詳しく説明します。
プランクの定数を決定する際にこの実験のために市販されているラボのセットアップが数百ドルかかるのには十分な理由があります。
それらには多くのことが入ります。続けてください、そして私はあなたがそれらを高価にするものについてすべてを学ぶことを期待しています。