Cel Ćwiczenia

Poznanie się z budową , zasada działania i właściwościami przyrządów optoelektronicznych półprzewodnikowych oraz zaznajomienie się z niektórymi metodami ich badania.

Wiadomości Teoretyczne:

Fototranzystor

W fototranzystorze złącze kolektor-baza spolaryzowane w kierunku zaporowym działa jednocześnie jako fotodioda. Baza jest rozwarta i najczęściej w ogóle nie wyprowadzona . Niekiedy także wyprowadza się nawet bazę , dzięki czemu można budować specjalne układy w których tranzystor jest przełączany błyskiem świetlnym , następnie sam się podtrzymuje Przy nie oświetlonym złączu P-n płynie tylko niewielki prąd upływu Icbo . Podobnie jak w przypadku konwencjonalnych tranzystorów prąd ten znacznie wzrasta pod wpływem temperatury. To samo zjawisko nastąpi na skutek wzrostu natężenia oświetlenia. Prądy te zawierają się w granicach 10A-1mA. Fototranzystory reagują na oświetlenie o wartości nawet poniżej 100 lx , podczas gdy fotodiody są w tym zakresie zupełnie nieczule.

a) układ roboczy fototranzystora b) wykres zależności prądu od oświetlenia

Transoptor

Optoelektryczne elementy sprzęgające , zwane krótko transoptorami , zawierają diodę elektroluminescencyjną i fototranzystor krzemowy w światłoszczelnej obudowie . Warstwa izolacyjna pomiędzy diodą elektroluminescencyjną a fototranzystorem służy jednocześnie jako soczewka optyczna tak , by możliwie jak najwięcej promieniowania podczerwonego dotarło do aktywnej warstwy fototranzystora. Gdy diodę pobudzi się sygnałem wejściowym , zacznie ona emitować promieniowanie podczerwone o natężeniu proporcjonalnym do płynącego przez prądu. Światło dochodzi przez układ optyczny do fototranzystora . Jego prąd wejściowy będzie wówczas proporcjonalny do prądu wejściowego diody elektrolum. Sam strumień świetlny nie brany jest tutaj pod uwagę Podzespół ten można potraktować jako doskonały wzmacniacz izolacyjny lub też jako bardzo szybki przekaźnik . Największą zaleta tego optycznego przekaźnika jest bardzo mała pojemność sprzęgająca pomiędzy wejściem a wyjściem . Nie ma tutaj żadnych ruchomych części , a więc przekaźniki takie działają nadzwyczaj szybko i nie występuje zużycie mechaniczne. Znajdują one zastosowanie przy transporcie informacji poprzez światłowody.

a) ukł. transoptora do przesyłania sygnałów b) charakterystyka transoptora

( materiały oraz charakterystyki pochodzą z „Elektroniki bez wielkich prblemów” Otto Limanna i Horsta Pelki )

Przebieg Ćwiczenia

A) fototranzystor - w ukł. tym sygnałem pomiarowym zależnym od natężenia oświetlenia jest spadek napięcia na rezystorze RE badanego elementu mierzymy woltomierzem ( elektronicznym )

- wyznaczyć należy charakterystykę prądowo-napięciową fototranzystora przy stałym oświetleniu obszaru bazy.

- napięcie kolektor emiter nastawia się na zasilaczu stabilizowanym napięcia stałego w granicach od 0 do wart. Znamionowej.

- do pomiaru prądu fotoelektrycznego if , który jest prądem kolektora , wykorzystuje się wskazanie woltomierza , który mierzy spadek napięcia URE.

- obliczamy j fotoelektryczne ze wzoru Jf= URE/RE = Jc

• należy wykonać przy danym oświetleniu co najmniej 10 pomiarów.

• Wyznaczyć należy charakterystykę oświetleniową przy stałym napięciu UCE polaryzującym odp. Jego złącze . Dla kolejnych wartości natężenia oświetlenia odczytuje się wskazania woltomierza.

B) transoptor - należy wyznaczyć prądy I1 i I2 na podstawie skazań woltomierzy , które mierzą napięcie URNi URE.

• wyjścia Y1 i Y2 umozliwiają obserwację zmiennych w czasie przebiegów prądów I1 i I2.

• Wyznaczenie wzmocnienia transoptora. Na zasilaczu stabilizowanym napięcia stałego nastawiamy napięcie od zera do UR max. i odczytujemy dla każdej z nich wskazanie woltomierza w pozycji pierwszej.( pomiar napięcia URN i pośrednia prądu I1) W pozycji drugiej ( pomiar URE i pośrednia prądu I2 )

Wzmocnienie oblicza się ze wzoru L = I2/ I1

Schematy pomiarowe :

A) fototranzystora

B) transoptora

Pracownia Elektryczna i Elektroniczna.

Badanie elementów optoelektronicznych

_____________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

- 5 -

Zespół Szkół Elektrycznych nr 1 w Poznaniu			PRACOWNIA ELEKTRYCZNA I ELEKTRONICZNA
Imię i nazwisko:			Temat: Badanie elementów optoelektronicznych				Numer Ćwiczenia: 7
Rok szkolny: 2001/2002	kl. III5	Grupa: 3	Data wykonania ćwiczenia: Nieobecny usprawiedliwiony	Data oddania ćwiczenia: 29.11.2001	Ocena:	Podpis:	Numer w dzienniku: 4

---