Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,

Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III

Ćwiczenie : Elementy optoelektroniczne

1. Fotorezystor: wyznaczanie charakterystyki

R

= f  E

(OBOWIĄZKOWE)

10 min



Zestawić układ pomiarowy według Rys. 1, nałożyć osłonę z żarówką na fotorezystor.



Wyznaczyć charakterystykę

R

= f E

dla

E

=2.5 ;7 ;17 ;35 ;60 ;100 ;150 ;200 ;

240

[lx]

(patrz Tab. 1). Przykładową charakterystykę przedstawiono na Rys. 2.

Rys. 1

Rys. 2

W sprawozdaniu:



Wykreślić charakterystyki

R

= f E

badanego fotorezystora w liniowym układzie

współrzędnych.

2. Fotorezystor: wyznaczanie charakterystyk
prądowo-napięciowych (OBOWIĄZKOWE)

10 min



Zestawić układ pomiarowy pokazany na Rys. 3, nałożyć osłonę z żarówką na
fotorezystor.



Zmierzyć charakterystyki

I

= f U 

E

=const

dla co najmniej trzech wartości parametru

E

,

np.

240 ;150 ;35

[lx]

(patrz Tab. 1). Przykładową rodzinę charakterystyk

przedstawiono na Rys. 4.

Rys. 3

Rys. 4

W sprawozdaniu:



Narysować charakterystyki prądowo-napięciowe

I

= f U 

E

=const

badanego

fotorezystora w liniowym układzie współrzędnych.

3. Fotodioda: wyznaczanie charakterystyk dla kierunku wstecznego

(OBOWIĄZKOWE)

15 min



Zestawić układ pomiarowy z Rys. 5, nałożyć
osłonę z żarówką na fotodiodę.



Wyznaczyć charakterystyki

I

R

= f U

R



E

=const

dla co najmniej trzech wartości parametru

E

,

np.

200 ;100 ;35

[lx]

(patrz Tab. 1).

Przykładowe chakterystyki przedstawio na
Rys. 7.

Rys. 5

W sprawozdaniu:



Narysować chakterystyki prądowo-napięciowe

I

R

= f U

R



E

=const

badanej diody.

© ®

Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki Śląskiej, Gliwice, Październik 2004

Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,

Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III

4. Fotodioda: wyznaczanie charakterystyk dla kierunku

przwodzenia (+1pkt)

15 min



Zestawić układ pomiarowy z Rys. 6, nałożyć
osłonę z żarówką na fotodiodę.



Wyznaczyć charakterystyki

I

F

= f U

F



E

=const

dla co najmniej trzech

wartości parametru

E

, np.

200 ;100 ;35

[lx]

(patrz Tab. 1).

Rys. 6

W sprawozdaniu:



Narysować charakterystyki prądowo-napięciowe

I

F

= f U

F



E

=const

w liniowym

układzie współrzędnych.

5. Fotodioda: wyznaczanie charkterystyk fotodiod pracujących jako

fotoogniwo (OBOWIĄZKOWE)

15 min

Charakterystyki można wyznaczyć na dwa sposoby:

•

korzystając z układu pomiarowego przedstawionego na Rys. 5; w tym przypadku
należy zmienić polaryzację źródła (diodę spolaryzować w kierunku przewodzenia) a
następnie zmieniać napięcie od

0 V

do około

0.5V

(do punktu

B

na Rys. 7);

•

wyznaczając tylko trzy punkty na podstawie których charakterystyka jest
aproksymowana (patrz Rys. 7); mierząc prąd zwarcia

A

0, I

Z



(Rys. 8b), napięcie

rozwarcia

B

U

O

,0



(Rys. 8a) oraz prąd i napięcie dla diody obciążonej rezystancją

R

=1 k 

,

C

U

F

, I

R



(Rys. 8c).

Rys. 7

Rys. 8



Zestawić układ pomiarowy zgodnie ze wskazówkami prowadzącego, nałożyć osłonę
z żarówką na fotodiodę.



Wyznaczyć charakterystyki

I

R

= f U

F



E

=const

dla co najmniej trzech wartości

parametru

E

, np.

200 ;100 ;35

[lx]

(patrz Tab. 1).

W sprawozdaniu:



Narysować charakterystyki prądowo-napięciowe

I

R

= f U

F



E

=const

w liniowym układzie

współrzędnych.

© ®

Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki Śląskiej, Gliwice, Październik 2004

- 2 -

Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,

Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III

6. Fototranzystor: charakterystyki wyjściowe

I

C

= f U

CE



E

=const

(1pkt)

15 min



Zestawić układ pomiarowy według Rys. 9, nałożyć osłonę z żarówką na
fototranzystor.



Wyznaczyć charakterystyki wyjściowe fototranzystora

I

C

= f U

CE



E

=const

dla co

najmniej trzech wartości parametru

E

, np.

200 ;100 ;35

[lx]

(patrz Tab. 1).

Rys. 9

W sprawozdaniu:



Narysować charakterystyki wyjściowe fototranzystora

I

C

= f U

CE



E

=const

w liniowym

układzie współrzędnych.

7. Transoptor: charakterystyka wejściowa, przejściowa i wyjściowa

(OBOWIĄZKOWE)

40 min



Zestawić uład pomiarowy według Rys. 10. Symbol i wyprowadzenia transoptora
przedstawiono na Rys. 11. Rys. 12 pokazuje przykładowe charakterystyki
transoptora.



Wyznaczyć charakterystykę wejściową transoptora

I

D

= f U

D



, uwaga

I

D

10 mA

(charakterystykę wejściową można otrzymać podczas wyznaczania chrakterystyki
przejściowej dla

U

CE

=5V

).



Wyznaczyć charakterystyki przejściowe transoptora

I

C

= f  I

D



U

CE

=const

dla

U

CE

=2 ;5 ;8 [V ]



Wyznaczyć charakterystykę wyjściową transoptora

I

C

= f U

CE



I

D

=const

dla czterech

wartości parametru

I

D

(uwaga: wartości prądu

I

D

dobrać na podstawie

charakterystyki przejściowej dla

U

CE

=5 [V ]

, tj. odczytać wartości

I

D

dla których

prąd kolektora

I

C

wynosi, odpowiednio,

0.5 ; 2 ;5 ;10

[mA]

)

Rys. 10

Rys. 11

Rys. 12

© ®

Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki Śląskiej, Gliwice, Październik 2004

- 3 -

Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,

Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III

W sprawozdaniu:



Wykreślić charakterystyki wejściowe

I

D

= f U

D



, przejściowe

I

C

= f  I

D



U

CE

=const

i wyjściowe

I

C

= f U

CE



I

D

=const

transoptora na jednym, czteroćwiartkowym układzie

współrzędnych (identycznie jak na Rys. 12).



Wyznaczyć przekładnię transoptora.

Tabela skalowania żarówki oświetlającej

W trakcie laboratorium elementy optoelektroniczne oświetlane będą za pomocą
odpowiednio przygotowaniej żarówki i osłony. W zależności od układu pomiarowego,
żarówka sterowana bedzie źródłem prądowym lub napięciowym. W Tab. 1 zestawiono
wartości nastaw źródeł i odpowiadające im wartości natężenia oświetlenia, których
znajomość jest niezbędna do wyznaczenia charakterystyk poszczególnych elementów.
W trakcie wykonywania ćwiczenia należy zapewnić jak najlepsze sprzężenie optyczne
pomiędzy żarówką i elementem badanym. Osłona ma całkowicie odizolować element
optoelektroniczny od zewnętrznych źródeł światła (światło słoneczne, oświetlenie w
laboratorium). Po rozpoczęciu pomiarów nie należy zmieniać położenia osłony, tak aby
w danej serii pomiarowej natężenie oświetlenia zależało wyłącznie od nastawy źródła
zasilającego żarówkę.

Tab. 1

Żarówka sterowana źródłem prądowym

Żarówka sterowana źródłem napięciowym

I [mA]

E [lx]

U [V]

E [lx]

50

200

11

240

40

100

10,5

200

35

35

10

150

30

9

9

100

25

2

8

60

7

35

6

17

5

7

4

2,5

© ®

Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki Śląskiej, Gliwice, Październik 2004

- 4 -