1. Wstęp teoretyczny.

Zjawisko elektroluminescencji w diodach półprzewodnikowych polega na emitowaniu światła pod wpływem przepływającego prądu elektrycznego. Świecenie jest wynikiem rekombinacji promienistej nośników (dziur i elektronów) w przepustowo spolaryzowanym złączu p-n. Przechodzenie elektronów z wyższego poziomu energetycznego na niższy powoduje wydzielenie energii w postaci światła (fotonu).

2.Przebieg ćwiczenia

2.1 Schemat układu pomiarowego

2.2 Tabele pomiarowe

Wzory do obliczeń:

$$I = \frac{U}{R_{p}}$$

R_p = 10Ω

Żarówka: L = exp(0,047755*U_zas) * 0, 0022648

Dioda zielona: L = 0, 0426105 * U_zas − 3, 65041

Dioda czerwona: L = 0, 149749 * U_zas-10,9913

Dioda niebieska: L = 0, 0481992 * U_zas − 6, 33157

Żarówka

Uzaś	U1	U2	U3	U4	U5	I1	I2	I3	I4	I5	L
[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[lux]
70	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,063957
80	0,006	0	0	0	0	0,6	0	0	0	0	0,103107
90	0,004	0,005	0,002	0,001	0,003	0,37	0,5	0,2	0,1	0,3	0,16622
100	0,113	0,014	0,006	0,005	0,013	11,3	1,4	0,6	0,5	1,3	0,267967
110	0,251	0,035	0,018	0,017	0,038	25,1	3,5	1,8	1,7	3,8	0,431995
120	0,299	0,066	0,037	0,036	0,084	29,9	6,6	3,7	3,6	8,4	0,696428
130	0,317	0,109	0,06	0,066	0,148	31,7	10,9	6	6,6	15	1,122726
140	0,33	0,166	0,088	0,109	0,235	33	16,6	8,8	11	24	1,809969
150	0,339	0,237	0,117	0,164	0,287	33,9	23,7	11,7	16	29	2,917886
160	0,347	0,294	0,149	0,233	0,311	34,7	29,4	14,9	23	31	4,703983
170	0,353	0,314	0,177	0,271	0,324	35,3	31,4	17,7	27	32	7,583384
180	0,359	0,328	0,203	0,288	0,332	35,9	32,8	20,3	29	33	12,22532
190	0,364	0,337	0,228	0,301	0,34	36,4	33,7	22,8	30	34	19,70869
200	0,369	0,345	0,25	0,309	0,346	36,9	34,5	25	31	35	31,77277

Dioda Zielona

Uzaś	U1	U2	U3	U4	U5	I1	I2	I3	I4	I5	L
[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[lux]
70	0	0	0,002	0	0	0	0	0,2	0	0	-0,668
80	0,006	0	0,017	0	0	0,6	0	1,7	0	0	-0,242
90	0,019	0,001	0,04	0	0	1,9	0,1	4	0	0	0,184
100	0,038	0,003	0,064	0	0	3,8	0,3	6,4	0	0	0,61
110	0,065	0,006	0,091	0,001	0	6,5	0,6	9,1	0,1	0	1,036
120	0,094	0,008	0,112	0,002	0	9,4	0,8	11,2	0,2	0	1,462
130	0,12	0,011	0,128	0,003	0	12	1,1	12,8	0,3	0	1,888
140	0,147	0,013	0,142	0,004	0	14,7	1,3	14,2	0,4	0	2,314
150	0,18	0,016	0,156	0,005	0	18	1,6	15,6	0,5	0	2,74
160	0,205	0,019	0,167	0,006	0	20,5	1,9	16,7	0,6	0	3,166
170	0,233	0,022	0,178	0,007	0	23,3	2,2	17,8	0,7	0	3,592
180	0,248	0,024	0,186	0,008	0	24,8	2,4	18,6	0,8	0	4,018
190	0,264	0,028	0,194	0,009	0	26,4	2,8	19,4	0,9	0	4,444
200	0,27	0,03	0,202	0,011	0	27	3	20,2	1,1	0	4,87

Dioda Czerwona

Uzaś	U1	U2	U3	U4	U5	I1	I2	I3	I4	I5	L
[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[lux]
70	0,022	0,002	0,023	0	0	2,2	0,2	2,3	0	0	-9,95
80	0,099	0,012	0,067	0,005	0	9,9	1,2	6,7	0,5	0	-9,801
90	0,21	0,026	0,106	0,013	0,001	21	2,6	10,6	1,3	0,1	-9,653
100	0,277	0,043	0,138	0,024	0,001	27,7	4,3	13,8	2,4	0,1	-9,504
110	0,301	0,065	0,168	0,04	0,003	30,1	6,5	16,8	4	0,3	-9,355
120	0,313	0,088	0,191	0,057	0,004	31,3	8,8	19,1	5,7	0,4	-9,207
130	0,318	0,107	0,204	0,071	0,006	31,8	10,7	20,4	7,1	0,6	-9,058
140	0,324	0,129	0,219	0,088	0,007	32,4	12,9	21,9	8,8	0,7	-8,909
150	0,329	0,151	0,23	0,106	0,009	32,9	15,1	23	11	0,9	-8,761
160	0,332	0,173	0,24	0,124	0,011	33,2	17,3	24	12	1,1	-8,612
170	0,336	0,196	0,249	0,143	0,013	33,6	19,6	24,9	14	1,3	-8,463
180	0,338	0,218	0,257	0,162	0,015	33,8	21,8	25,7	16	1,5	-8,314
190	0,341	0,237	0,262	0,175	0,017	34,1	23,7	26,2	18	1,7	-8,166
200	0,342	0,256	0,27	0,198	0,02	34,2	25,6	27	20	2	-8,017

Dioda Niebieska

Uzaś	U1	U2	U3	U4	U5	I1	I2	I3	I4	I5	L
[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[lux]
70	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	-2,957
80	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	-2,475
90	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	-1,993
100	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	-1,511
110	0	0	0,004	0	0	0	0	0,4	0	0	-1,029
120	0,003	0	0,016	0	0	0,3	0	1,6	0	0	-0,547
130	0,011	0,001	0,04	0	0	1,1	0,1	4	0	0	-0,065
140	0,024	0,002	0,065	0	0	2,4	0,2	6,5	0	0	0,417
150	0,036	0,003	0,085	0,001	0	3,6	0,3	8,5	0,1	0	0,899
160	0,054	0,004	0,105	0,001	0	5,4	0,4	10,5	0,1	0	1,381
170	0,071	0,006	0,121	0,002	0	7,1	0,6	12,1	0,2	0	1,863
180	0,09	0,008	0,137	0,003	0	9	0,8	13,7	0,3	0	2,345
190	0,111	0,01	0,15	0,004	0	11,1	1	15	0,4	0	2,827
200	0,129	0,011	0,16	0,005	0	12,9	1,1	16	0,5	0	3,309

Dioda Podczerwona

Uzaś	U1	U2	U3	U4	U5	I1	I2	I3	I4	I5
[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]
70	0,001	0	0	0	0	0,1	0	0	0	0
80	0,017	0,002	0	0	0	1,7	0,2	0	0	0,1
90	0,059	0,008	0	0	0	5,9	0,8	0	0,3	0,4
100	0,12	0,002	0	0,01	0,01	12	0,16	0	0,7	1,1
110	0,202	0,028	0	0,01	0,02	20,2	2,8	0	1,4	2,2
120	0,258	0,039	0	0,02	0,03	25,8	3,9	0	2,1	3,3
130	0,286	0,053	0,001	0,03	0,05	28,6	5,3	0,1	3,1	4,9
140	0,298	0,066	0,001	0,04	0,07	29,8	6,6	0,1	4	6,5
150	0,303	0,078	0,001	0,05	0,08	30,3	7,8	0,1	4,9	8
160	0,312	0,094	0,001	0,06	0,1	31,2	9,4	0,1	6	9,7
170	0,316	0,107	0,002	0,07	0,12	31,6	10,7	0,2	7,1	11,6
180	0,321	0,123	0,001	0,08	0,14	32,1	12,3	0,1	8,2	13,6
190	0,325	0,139	0,002	0,1	0,16	32,5	13,9	0,2	9,6	15,8
200	0,327	0,153	0,002	0,11	0,18	32,7	15,3	0,2	10,6	17,6

2.3 Wykresy

Fototranzystor I

Fototranzystor II

Fotorezystor

Fototranzystor III

Fotodioda

Dla diody podczerwonej

3. Wnioski

Z wykreślonych charakterystyk można wywnioskować, że żarówka jest tym rodzajem oświetlenia, który najbardziej oddziałuje na wszystkie badane elementy. Wartość natężenia prądu przepływającego przez te elementy jest znacznie większa w porównaniu do wartości prądu na elementach oświetlanych np. diodą niebieską. Przy tej diodzie, prąd jest bardzo mały, czasami zerowy.

Elementami najbardziej czułymi okazał się fototranzystor I oraz fotorezystor, natomiast elementem najmniej czułym – fotodioda, na której wartości napięcia i natężenia prądu były bardzo małe.