Experimento fototubo com op amp
Estou trabalhando em um experimento para encontrar a constante de Planck com um fototubo. Construí o seguinte circuito e apontei uma luz LED para o fototubo em uma sala escura, mas tive alguns problemas:
Quando não há capacitor, a leitura do voltímetro fica muito instável (principalmente de 1V a 3V). Se eu estiver correto, a carga deve se acumular até que a tensão de bloqueio para o fototubo seja atingida.
Reduzir a capacitância (para 1uF e 0,1uF) novamente forneceu valores instáveis. Além disso, com pequena capacitância, a leitura do voltímetro aumentou significativamente quando eu diminuí a intensidade da luz.
Quando não há nenhum incidente de luz, a tensão ainda lê em torno de 500mV sem o capacitor.
Qual é a falha neste circuito e quais são as causas dos problemas acima? O amplificador operacional que usei para o seguidor de tensão é LMC6081 e opera com alimentação única. Sou um iniciante em circuitos elétricos, então espero que você possa me explicar desde o básico.

Respostas
Você não precisa de um capacitor separado.
A partir da descrição do laboratório que você vinculou a:
O ânodo e o cátodo fisicamente separados se comportam como metade de um capacitor cilíndrico; a luz que entra atua como uma fonte de corrente para carregar esse capacitor (C) com elétrons. A carga total (Q) e a diferença de potencial neste capacitor são governadas por uma equação fundamental da eletrostática: Q = CV.
O capacitor é uma parte inerente do fototubo. Sua tarefa é medir a carga acumulada entre a placa e a haste do fototubo.
Essa será uma capacitância muito pequena. Você precisará de um amplificador operacional com uma corrente de fuga muito baixa em sua entrada.
A corrente de carga será de alguns microamperes. Você precisará de um opamp com vazamento muito menor do que isso.
Seu LMC6081 parece atender a essa necessidade - ele tem uma impedância de entrada na faixa de teraohm e vazamento na faixa de picoampere.
Para fazer isso funcionar, você precisará de uma configuração projetada para esse tipo de coisa.
Eu sei que não estou com vontade. Eu li um pouco sobre esse tipo de coisa (medições de impedância extremamente alta) e sei que não tenho as habilidades necessárias.
- Nas impedâncias com as quais você está lidando, uma impressão digital no PCB pode atuar como um resistor e atrapalhar suas medições.
- Muitas coisas que você normalmente consideraria isolantes começam a se parecer com condutores em comparação com as impedâncias com as quais você está lidando.
- Os pinos de entrada do OP reagem a campos elétricos. Você precisará manter a conexão ao fototubo curta e protegida.
- Olhe para os anéis de guarda, você vai precisar deles.
Este artigo da Analog Devices dá alguns detalhes sobre coisas que você deve considerar ao construir seu circuito.
Existem boas razões para que as configurações de laboratório disponíveis comercialmente para esse experimento tenham custado várias centenas de dólares.
Muita coisa vai para eles. Continue, e espero que você aprenda tudo sobre o que os torna caros.