Zespół Szkół Elektrycznych nr 1 w Poznaniu			Pracownia Elektryczna i Elektroniczna
Imię i Nazwisko: Jacek Bura			Temat: Badanie elementów optoelektronicznych				Nr ćwiczenia 13
Rok szkolny	Klasa	Grupa	Data wykonania ćwiczenia	Data oddania sprawozdania	Ocena	Podpis	Nr w dzienniku
2002/2003	III5	1	14.01.2003	21.01.2003			4
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia

Poznanie zasady działania różnych fotoelementów oraz wyznaczanie na podstawie pomiarów ich podstawowych charakterystyk.

2. Wiadomości teoretyczne

• Charakterystyka fotorezystora - zależność rezystancji od oświetlenia

• Zależność parametrów fotoogniwa od natężenia oświetlenia

R_Lopt - optymalna rezystancja obciążenia

P_opt - moc maksymalna

n - sprawność energetyczna

• Fototranzystor - charakterystyka prądowo-napięciowa

Elementy optoelektroniczne - są to elementy, których podstawą działania jest zjawisko przetwarzania energii promieniowania optycznego w energię elektryczną (elektronów) lub odwrotnie. Ze względu na kierunek przemiany energetycznej elementy optoelektroniczne dzieli się na fotodetektory, czyli odbiornik promienowania i fotoemitery, czyli źródła promieniowania

Zastosowanie:

• Fotodetektory - stosowanie głównie w urządzenia detekcyjnych tj. fotokomórki, różnie rodzaje wyłączników zmierzchniowych, w urządzeniach mechanicznych z przetwarzaniem na sygnał elektryczny (myszka komputerowa). Transoptory służą do przesyłania sygnałów z jednoczesnym odseparowaniem elektrycznym (wejście w wyjściem nie jest w żaden sposób połączone elektrycznie tj. przewodnikiem).

• Fotoemitery - do tej grupy zaliczają się elementy emitujące światło widzialne, lub też nie widzialne przez człowieka tj. podczerwone. Funkcje te są realizowane głównie przez takie elementy jak: Diody LED, lasery półprzewodnikowe i różnego rodzaju lampy. Elementy te stosuje się do sygnalizacji w różnego typu urządzeniach np. do włączenia napięcia, jak również uwidocznienia różnego typu elementów. Fotoemitery służą także do oświetlania pomieszczeń. W tym przypadku rozwija się pędnie dioda LED podwyższonej jasności o barwie białej. Cieszy się popularnością, ze względu na bardzo niski poziom poboru mocy.

3. Przebieg ćwiczenia

1. Zapoznanie się z miernikiem natężenia oświetlenia.

2. Fotoogniwo

E	Lx
V	V

Charakterystyka - U=f(E)

3. Fotorezystor

E	Lx
R	Ω

Charakterystyka - R=f(E)

4. Fototranzystor

Do pomiaru prądu fotoelektrycznego wykorzystuje się wskazanie woltomierza, który mierzy spadek napięcia U_RE I_F=U_RE/R_E = Ic

Lp.	E=..........Lx			E=..........Lx			E=..........Lx
		RE=............Ω			RE=............Ω			RE=............Ω
		UCE	UCE	UCE	UCE	URE	IF	URE	IF	URE
		V	V	V	V	V	?A	V	?A	V
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Dane katalogowe tranzystora:

5. Transoptor

Lp.	RN=1460Ω		RE=100Ω			UC=8V
		URN	I1		URE	I2		α
		V	μA			A
1.	0,2	0,14		0	0		0
2.	0,4	0,27		0	0		0
3.	0,6	0,41		0,2	0		0,33
4.	0,8	0,55		0,5	0,01		0,63
5.	1	0,68		7,9	0,08		7,9
6.	1,2	0,82		8	0,08		6,67
7.	1,6	1,10		8	0,08		5
8.	0,84	0,58		2,3	0,02		2,74
9.	0,9	0,62		6,8	0,07		7,56
10.	0,92	0,63		7,8	0,08		8,48
11	0,86	0,59		5,3	0,05		6,16

4. Przykłady obliczeń

[A]
[A]

5. Spis przyrządów

1. Transoptor:

IFI	URI	UCE	K	ICmax
mA	V	V	-	mA
≤40	≤3	≤25	100 300 1000	50

I_FI - prąd wejściowy

U_RI - napięcie wejściowe

U_CE - maksymalne napięcie na złączu kolektor-emiter tranzystora

K - wzmocnienie

I_Cmax - maksymalny prąd kolektora

2. Dekada ZSE I 109/7/56 I_max= 0,02A; 0,07A; 0,2A; 0,7A

3. Dekada ZSE I 109/7/153 I_max= 0,02A; 0,07A; 0,2A; 0,7A

4. Przekładnik napięciowy U₂/U₁ = A*10^-3 U_max=300V AT-(@

5. Woltomierz magnetoelektryczny kl. 0,5 TE III 10/L-4/52/61 zakres 1,5; 3; 7,5

6. Woltomierz magnetoelektryczny kl. 0,5 TE III 10/L-4/52/61 zakres 15; 30; 75

7. Zasilacz regulowany prądu stałego

8. Transoptor CNY17G3

6. Wnioski

W wykonaniu tego ćwiczenia moja grupa miała małe problemy. Dlatego też wykonaliśmy jedną część założonego zadania. Zbadaliśmy transoptor. Wpierw musieliśmy się zapoznać z charakterystyką tegoż elementu. Następnie przystąpiliśmy do badania ów elementu. Już po pierwszych pomiarach zauważyliśmy, że gdy napięcie podawane na wejście transoptora, czyli diodę, musiało być bliskie 0,7V, ponieważ jest to napięcia, gdy dioda zaczyna przewodzić. Wtedy dopiero zaczęło pojawiać się nam napięcie na wyjściu, transoptora czyli na rezystancji R_E. Już napięcie na wejściu równe 0,6V spowodowało wzrost napięcia na wyjściu i równy był on 0,2V. Gdy zwiększaliśmy napięcie na wejściu wzrastało napięcie na wyjściu. Zauważyliśmy, także bardzo szybki wzrost napięcia na wyjściu przy małym wzroście napięcia na wejściu. Przy napięciu na wejściu 1V, napięcie na wyjściu równe już było 7,9V. Przy dalszym wzroście napięcia podawanym na wejście transoptora napięcie na wyjściu ustabilizowało się. Równe było one 8V. Chcąc polepszyć nasze wyniki skoncentrowaliśmy się na tej części charakterystyki gdzie gwałtownie wzrastało napięcie na wyjściu. Ponownie zaczęliśmy badać napięcie w przedziale napięcia wejściowego 0,84V do 1V. W ten sposób uzyskaliśmy krzywą, która pozwoliła mi wykreślić w pełni przedstawiającą zależności napięć transoptora. Wykreśliłem dwie charakterystyki, jedną dla napięć, a drugą dla prądów, w zależnościach; wejście do wyjścia układu.

Badanie elementów optoelektronicznych 1

---