Politechnika Opolska

LABORATORIUM

PRZEDMIOT: Materiałoznawstwo elektryczne

Kierunek studiów:	Automatyka i Robotyka	Rok studiów:	II
Semestr: III		Rok akademicki:	2012/2013

Temat ćwiczenia:

Zjawiska fotoelektryczne

Projekt wykonali: L1 S1

Nazwisko i imię:

1.

3.

Ocena:	Data:	Uwagi:

Termin zajęć:

Dzień tygodnia:

Termin oddania projektu:

Projekt oddano:

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

Żarówka

lp	Uzas [V]	U1 [mV]	U2 [mV]	U3 [mV]	U4 [mV]	U5 [mV]	I1 [mA]	I2 [mA]	I3 [mA]	I4 [mA]	I5 [mA]
1	75	3,7	0,4	0,2	0	0	0,37	0,04	0,02	0	0
2	85	27,4	3,4	1,1	0,8	1,9	2,74	0,34	0,11	0,08	0,19
3	100	139,1	17,9	8,5	7,5	16,2	13,91	1,79	0,85	0,75	1,62
4	120	313,2	71,4	41,1	40,3	87,8	31,32	7,14	4,11	4,03	8,78
5	140	342,8	175,1	94,2	114,6	241,5	34,28	17,51	9,42	11,46	24,15
6	150	351,2	244,9	123,2	171,6	297	35,12	24,49	12,32	17,16	29,7
7	160	360,3	306,5	156,5	244,5	321,8	36,03	30,65	15,65	24,45	32,18
8	170	365,9	327	185,8	281,3	334,4	36,59	32,7	18,58	28,13	33,44
9	180	370,7	339,9	213,1	300	342,7	37,07	33,99	21,31	30	34,27
10	190	373,8	346,1	237,1	311,3	350,4	37,38	34,61	23,71	31,13	35,04
11	200	377,9	353,4	258	317,8	354,5	37,79	35,34	25,8	31,78	35,45

Dioda Zielona

lp	Uzas [V]	U1 [mV]	U2 [mV]	U3 [mV]	U4 [mV]	U5 [mV]	I1 [mA]	I2 [mA]	I3 [mA]	I4 [mA]	I5 [mA]
1	60	0	0	0,3	0	0	0	0	0,03	0	0
2	80	8,6	0,7	22,7	0	0	0,86	0,07	2,27	0	0
3	100	44,8	4	74,9	0,8	0	4,48	0,4	7,49	0,08	0
4	120	98,2	9	120,2	2,3	0	9,82	0,9	12,02	0,23	0
5	140	154,1	14,2	152,3	4,2	0	15,41	1,42	15,23	0,42	0
6	150	182,4	16,8	164,3	5,2	0,1	18,24	1,68	16,43	0,52	0,01
7	160	216,3	20,1	178,1	6,5	0,1	21,63	2,01	17,81	0,65	0,01
8	170	241,3	22,8	187,5	7,6	0,1	24,13	2,28	18,75	0,76	0,01
9	180	260,5	25,6	196,4	8,8	0,1	26,05	2,56	19,64	0,88	0,01
10	190	276,4	28,8	204,7	10,2	0,1	27,64	2,88	20,47	1,02	0,01
11	200	285,3	31,6	211,6	11,4	0,2	28,53	3,16	21,16	1,14	0,02

Dioda Czerwona

lp	Uzas [V]	U1 [mV]	U2 [mV]	U3 [mV]	U4 [mV]	U5 [mV]	I1 [mA]	I2 [mA]	I3 [mA]	I4 [mA]	I5 [mA]
1	60	1,4	0,1	3,2	0	0	0,14	0,01	0,32	0	0
2	80	105	12,9	72,8	5,6	0,3	10,5	1,29	7,28	0,56	0,03
3	100	295,4	46,7	150,4	27,3	1,9	29,54	4,67	15,04	2,73	0,19
4	120	326,2	89,6	198,7	58,5	4,7	32,62	8,96	19,87	5,85	0,47
5	140	340	135,7	230	94,6	8,4	34	13,57	23	9,46	0,84
6	150	343,7	154,1	239	109,5	9,9	34,37	15,41	23,9	10,95	0,99
7	160	346,5	180,7	250,8	131,6	12,2	34,65	18,07	25,08	13,16	1,22
8	170	352	201,5	258,7	149,2	14,2	35,2	20,15	25,87	14,92	1,42
9	180	353,5	226,1	267,3	172	16,4	35,35	22,61	26,73	17,2	1,64
10	190	356,1	249,6	274,5	191,3	19	35,61	24,96	27,45	19,13	1,9
11	200	357,3	265,7	279,5	207,1	28	35,73	26,57	27,95	20,71	2,8

Dioda Niebieska

lp	Uzas [V]	U1 [mV]	U2 [mV]	U3 [mV]	U4 [mV]	U5 [mV]	I1 [mA]	I2 [mA]	I3 [mA]	I4 [mA]	I5 [mA]
1	60	0	0	0,3	0	0	0	0	0,03	0	0
2	80	0	0	0,2	0	0	0	0	0,02	0	0
3	100	0	0	0,6	0	0	0	0	0,06	0	0
4	120	4,6	0,3	22	0	0	0,46	0,03	2,2	0	0
5	140	25,5	2,1	70,2	0,6	0	2,55	0,21	7,02	0,06	0
6	150	40,3	3,5	92,9	1,1	0	4,03	0,35	9,29	0,11	0
7	160	58,7	5,1	113,5	1,8	0	5,87	0,51	11,35	0,18	0
8	170	78,9	6,9	131,5	2,6	0,1	7,89	0,69	13,15	0,26	0,01
9	180	97,3	8,6	144,6	3,6	0,2	9,73	0,86	14,46	0,36	0,02
10	190	116,4	10,5	158,1	4,5	0,2	11,64	1,05	15,81	0,45	0,02
11	200	134,9	12,2	168,2	5,4	0,3	13,49	1,22	16,82	0,54	0,03

Dioda Podczerwona

lp	Uzas [V]	U1 [mV]	U2 [mV]	U3 [mV]	U4 [mV]	U5 [mV]	I1 [mA]	I2 [mA]	I3 [mA]	I4 [mA]	I5 [mA]
1	60	0	0	0,3	0	0	0	0	0,03	0	0
2	80	21,1	2,7	0,2	0,7	1,1	2,11	0,27	0,02	0,07	0,11
3	100	131,5	18,1	0,4	8,3	12,6	13,15	1,81	0,04	0,83	1,26
4	120	261,5	41,9	0,6	22,8	35,2	26,15	4,19	0,06	2,28	3,52
5	140	307,9	68,6	0,9	42,1	67,3	30,79	6,86	0,09	4,21	6,73
6	150	315,8	82,2	1,1	51,8	82,7	31,58	8,22	0,11	5,18	8,27
7	160	322,9	96,4	1,2	62	101,4	32,29	9,64	0,12	6,2	10,14
8	170	328,8	110,9	1,3	73,7	119,6	32,88	11,09	0,13	7,37	11,96
9	180	333,1	127,5	1,4	85,7	139,7	33,31	12,75	0,14	8,57	13,97
10	190	336,2	144,5	1,6	100,1	164,5	33,62	14,45	0,16	10,01	16,45
11	200	338,1	157,9	1,7	110,9	182,4	33,81	15,79	0,17	11,09	18,24

2.3 Przykładowe obliczenia

I=U/R

I1=U1/10=3,7/10=0,37[mA]

Żarówka: L=exp(0,047755*Uzas)*0,00226498

Dioda zielona: L=0,0426105*Uzas-3,65041

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

Dioda niebieska: L=0,0481992*Uzas-6,33157

Dla żarówki:

75	0,08
85	0,13
100	0,27
120	0,70
140	1,81
150	2,92
160	4,71
170	7,60
180	12,25
190	19,75
200	31,84

2.4 Wykresy

Fototranzystor I

Fototranzystor II

Fotorezystor

Fototranzystor III

Fotodioda

Dla diody podczerwonej

Najbardziej czułym elementem na długości fali jest fototranzystor I

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.