146. Scharakteryzuj półprzewodnikowy przyrząd optoelektroniczny jakim jest transoptor. Podaj przykłady takich elementów. Narysuj typowe charakterystyki przenoszenia sygnałów elektrycznych pomiędzy wejściem i wyjściem transoptora dioda LED – fotodioda.

DEFINICJA:

Transoptor to optoelektroniczny przyrząd półprzewodnikowy, złożony z elektrycznie izolowanej, a optycznie sprzężonej pary fotoemiter - fotodetektor umieszczonej we wspólnej obudowie. Transoptor jest elementem unilateralnym, tj. umożliwiającym jedynie jednokierunkowy przepływ sygnału od obwodu wejściowego, w którym znajduje się fotoemiter, do obwodu wyjściowego, zawierającego fotodetektor. Fotoemiterem w transoptorze jest zwykle dioda elektroluminescencyjna z arsenku galu (GaAs) emitująca promieniowanie w zakresie bliskiej podczerwieni, natomiast fotodetektorem jest najczęściej fotodioda lub fototranzystor krzemowy, niekiedy, w konstrukcjach specjalnych fototyrystor lub fotorezystor.

CHARAKTERYSTYCZNE WIELKOŚCI:

Wzmocnienie – stosunek prądu wyjściowego do wejściowego, zwykle mniejsze od jedności

Napięcie przebicia izolacji między obwodem wejściowym i wyjściowym – od kilkuset V do kilkudziesięciu kV

ZASTOSOWANIE:

Stosuje się je do rozdzielania obwodów w układach sterowania i automatyki, w technice pomiarowej, wysokich napięć, jako przekaźniki optoelektroniczne, wyłączniki krańcowe, czujniki położenia.

Schemat transoptora:

z lewej strony dioda LED, w środku bariera dielektryczna, z prawej fototranzystor.

147. W jaki sposób na zaciskach złącza p-n wykorzystywanego jako fotoogniwo pojawia się siła elektromotoryczna? Jak spolaryzowane jest wówczas złącze? Podaj przykład wykorzystania takiego foto elementu.

Fotoogniwo jest zbudowane z półprzewodnika i tworzy złącze p-n, na które pada światło. Padające na złącze fotony o energii większej od szerokości przerwy energetycznej półprzewodnika powodują powstanie par elektron-dziura. Pole elektryczne wewnątrz półprzewodnika, związane z obecnością złącza p-n, przesuwa nośniki różnych rodzajów w różne strony. Elektrony trafiają do obszaru n, dziury do obszaru p. Rozdzielenie nośników ładunku w złączu powoduje powstanie na nim zewnętrznego napięcia elektrycznego. Ponieważ rozdzielone nośniki są nośnikami nadmiarowymi, a napięcie na złączu p-n jest stałe, oświetlone złącze działa jako ogniwo elektryczne, czyli takie, w którym źródłem prądu są reakcje chemiczne zachodzące między elektrodą a elektrolitem. Złącze jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia!

Wykorzystanie: Fotoogniwa są stosowane przede wszystkim jako trwałe, o dużej niezawodności, źródła energii elektrycznej w elektrowniach słonecznych, kalkulatorach, zegarkach, plecakach, sztucznych satelitach, samochodach z napędem hybrydowym, a także w automatyce, jako czujniki fotoelektryczne i fotodetektory w fotometrii

148. Narysuj ch-kę I=f(U) fotoogniwa. Zdefiniuj podstawowe parametry opisujące ten element i przykłady jego zastosowania.

Fotoogniwa są charakteryzowane przez:

1. Parametr technologiczny

• Powierzchnia światłoczuła

2. Parametry elektryczne

• napięcie wsteczne

• rezystancja termiczna

• pojemność złącza

3. Parametry optyczne:

• długość fali promieniowania

• widmowy zakres pracy

Fotoogniwa są stosowane przede wszystkim jako trwałe, o dużej niezawodności, źródła energii elektrycznej w elektrowniach słonecznych, kalkulatorach, zegarkach, plecakach, sztucznych satelitach, samochodach z napędem hybrydowym, a także w automatyce, jako czujniki fotoelektryczne i fotodetektory w fotometrii.