POLITECHNIKA RZESZOWSKA Katedra Podstaw Elektroniki
TRANSOPTOR
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z działaniem i podstawowymi charakterystykami transoptora jako
przyrządu półprzewodnikowego będącego połączeniem diody elektroluminescencyjnej (LED) i fototranzystora.
Zastosowanie transoptora z wyprowadzoną bazą pozwala na dokładne pomiary obu tych elementów, niezależnie.
A) Zadania do samodzielnego opracowania przed zajęciami: Zapoznanie się z treścią poniższej instrukcji,
zapoznanie się z teoretycznymi podstawami działania optoelementów, przygotowanie schematów pomiarowych.
B) WPROWADZENIE
1)Fotodiody. Przez złącze p-n spolaryzowane w kierunku zaporowym płynie prąd Ju praktycznie niezależny od wartości przykładanego
w kierunku zaporowym napięcia. Jest to prąd nośników mniejszościowych. Wartość koncentracji nośników mniejszościowych (np. pn0=ni2
/nn0), jest w stanie równowagi wielkością stałą - ustaloną w trakcie domieszkowania. Możemy ją zmieniać poprzez np. wzrost temperatury
lub oświetlenie fragmentu półprzewodnika.
Po oÅ›wietleniu półprzewodnika fotonami o energii E=h½ wiÄ™kszej niż szerokość przerwy zabronionej Eg dojdzie do generacji noÅ›ników,
prąd wzrośnie o czynnik If wskutek wygenerowania nośników nadmiarowych przez oświetlenie: I=Is +If .
I
Ci
FotoSEM:
Uf=U(I=0)=·UTln(1+If/I0)
U

Fotoogniwo. Punkty w maksi-
Åš “!
400
1000
opt
nm
mum mocy (P=UI) dostępnej z
Fotodioda
prÄ…d zwarcia Iz=I(U=0)
Rys.1. a) Rodzina charakterystyk fotodiody w funkcji oświetlenia. b)Typowy przebieg charakterystyki widmowej Ci-czułość,  - długość
fali promieniowania..
2)Fototranzystor: Jest to tranzystor bipolarny, w którym zmianę prądu bazy powoduje zmiana oświetlenia. Odsłonięta dla promie-
niowania baza umożliwia generację par elektron-dziura, ewentualnie w złączu wzrost prądów ICB0,ICE0.
IC
Åš Ä™!
UCE
Fototranzystor to najczęściej element 2-końcówkowy, czasem 3-końcówkowy (z wyprowadzoną bazą co pozwala ustalić dokładnie punkt
pracy).Charakteryzuje siÄ™ -dużą wartoÅ›ciÄ… ² i czuÅ‚oÅ›ciÄ… wiÄ™ksza niż zwykÅ‚a fotodioda ale czÄ™sto jest od niej wolniejszy w dziaÅ‚aniu.;
3)Transoptor: Izolowana elektrycznie para dioda LED-fototranzystor/fotodioda, zamknięte we wspólnej obudowie. Charakterystyka
wejściowa  określona przez diodę LED -a, wyjściowa  np. przez fototranzystor. Właściwości: izolacja galwaniczna wejścia od wyjścia 
wyjścia przy różnych poziomach składowych stałych. Różnica napięć może dochodzić do kV. Rezystancja we/wy gigaomy.
IC
IF
Wspołczynnik transmisji
K=IF/IC przy U0=const
1
POLITECHNIKA RZESZOWSKA Katedra Podstaw Elektroniki
FD1 2003/2004 sem. letni
B) POMIARY
1. Przed przystąpieniem do pomiarów należy zapoznać się z wartościami parametrów katalogowych
transoptora CNY17 (lub odpowiednika) z wyprowadzonÄ… bazÄ… fototranzystora.
2. Dokonać pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych:
a) diody LED  podczas pomiaru charakterystyki w kierunku zaporowym zwrócić uwagę na ma-
łą wartość napięcia wstecznego Urmax = 3V
b) złącza BE i BC fototranzystora - podczas pomiaru charakterystyki w kierunku zaporowym
pamiętać o małej wartości napięcia wstecznego UBErmax =5V.
3. W układzie jak na rys.D1 wyznaczyć:
a) zależność prądu wyjściowego od wejściowego Ic(I F)ćłUCE=par dla trzech wartości UCE , w tym dla
UCE =5V.
b) zależność prądu wyjściowego transoptora od napięcia wyjściowego IC(UCE)ćłIF =par dla trzech
wartości prądu IF w tym dla IF = 0 (wtedy IC jest tzw.  prądem ciemnym ) oraz dla IF > 0
(wtedy IC to tzw.  prÄ…d jasny ).
c) napięcie nasycenia UCEsat (dla UCC=5V po włączeniu odpowiedniego rezystora RC i zwiększa-
niu IF do momentu gdy UCE będzie praktycznie stałe.
4. Wyznaczyć charakterystyki złącz BE iBC fototranzystora pracujących jako fotoogniwa:
a) zmierzyć UCB (I F). -. w tym przypadku jest to zależność napięcia fotoelektrcznego (fotowolta-
icznego) mierzonego na złączu BC fototranzystora od oświetlenia (prądu I F ), przy odłączo-
nym emiterze tego tranzystora (rys.2),
5. Przy polaryzacji zaporowej złącza wyznaczyć:
a) charakterystykę prądowo napięciową IC (UCB)ćłIF =par charakterystykę IC(IF)ćłUCB=par (dla
trzech wartości UCB z zakresu 5...40V), dla IF=0..50mA (rys.D4).
b) charakterystykę prądowo napięciową IE (UEB)ćłIF =par dla tych samych trzech wartości IF co w
pkt. B5a) (rys.5).
c) charakterystykę IE(IF)ćłUBE=par (dla trzech wartości UEB z zakresu 3...5V), dla IF=0..50mA
(rysD5)
.
C) WARTOŚCI PARAMETRÓW TRANSOPTORA CNY 17:
I Fmax = 60mA Urmax = 3 V
IOUTmax = 100mA UOUTmax = 70 V P tot = 150mW
D) S CHEMATY UKA
ADÓW POMIAROWYCH:
rys. 1
mA
mA
+ +
ZASILACZ ZASILACZ
V V
-
-
2
POLITECHNIKA RZESZOWSKA Katedra Podstaw Elektroniki
FD1 2003/2004 sem. letni
rys. 2
mA
+
ZASILACZ V
V
-
rys. 3
mA
+
ZASILACZ V
V
-
rys. 4
mA
mA
+
+
V
ZASILACZ ZASILACZ
V
-
-
rys. 5
mA
mA
+
+
V
ZASILACZ ZASILACZ
V
-
-
E) OPRACOWANIE WYNIKÓW
1. Narysować (wydrukować) wszystkie zmierzone charakterystyki.
2. Wyznaczyć współczynnik złącza, prąd zerowy, rezystancje szeregową: a) diody LED, b) złącza BE
c) złącza BC transoptora.
3. Na podstawie charakterystyki wyjściowej wyznaczyć i narysować zależność konduktancji wyj-
ściowej gCE w funkcji napięcia wyjściowego.
4. W oparciu o pomiary zrealizowane w pkt.A4 wyznaczyć rezystancje wewnętrzne moc i sprawność
fotoogniw działających w oparciu o złącze BE i BC we wszystkich przypadkach. Które złącze jest
lepszym fotoogniwem. Odpowiedz
uzasadnić.
5. Porównać właściwości fototranzystora i diody LED z transoptora z normalnym tranzystorem krze-
mowym i diodÄ… LED.
6. Dokonać kompleksowej analizy uzyskanych wyników.
Literatura:
1. W. Marciniak  Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone
2. W. Marciniak  Modele elementów półprzewodnikowych
3. Pawlaczyk A.  Elementy i układy optoelektroniczne
4.  Elementy półprzewodnikowe i układy scalone (katalog UNITRA  CEMI)
5. Gray P.E.,Searle C.L.-  Podstawy elektroniki
6. Praca zbiorowa -  Zbiór zadań z układów elektronicznych liniowych .
3