ZSE w Rzeszowie |
Pracownia elektryczna |
1999/2000 |
|
Sprawozdanie z ćw. nr 17 |
Badanie elementów optoelektronicznych.
|
II e |
|
31.05.2000r. |
Piotr Madej |
|
|
I. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest poznanie budowy, działania i właściwości elementów optoelektronicznych półprzewodnikowych oraz zaznajomienie się z niektórymi metodami ich badania.
II. Wskazówki BHP:
Podczas wykonywania ćwiczenia należy zachować wszelkie środki ostrożności zabezpieczające przed wypadkiem. Moment nieuwagi może spowodować trwałe kalectwo, a nawet śmierć.
Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy sprawdzić czy znajdujące się na stanowisku pracy przyrządu i urządzenia nie posiadają widocznych uszkodzeń.
Wszelkie nieprawidłowości i wątpliwości należy jak najszybciej zgłaszać profesorowi.
Po zezwoleniu profesora można przystąpić do pracy.
Podczas wykonywania ćwiczenia starać się nie dopuszczać do przeciążeń jakichkolwiek przyrządów.
Jeden z uczniów stanowiących grupę powinien zajmować miejsce w pobliżu wyłącznika zasilania.
Przed dołączeniem do sieci całego obwodu należy sprawdzić jego poprawność.
Spis przyrządów:
Zasilacz stabilizowany PE 56/c
Zasilacz stabilizowany PE 85/b
Woltomierz 226/b
Miliamperomierz i miliwoltomierz 337/Ea
Multimetr M-3800
Multimetr M-3800
Układ do badania elementów optoelektronicznych
Przebieg ćwiczenia:
Wszystkie elementy optoelektroniczne badamy w układach jak w instrukcji.
Badanie fotorezystora.
Fotorezystor RPP 131:
- U = 50V
- P = 0,1W
- JMAX = 2mA przy 50V
E = |
0 |
E = |
400lx |
E = |
100lx |
U |
J |
U |
J |
U |
J |
V |
μA |
V |
mA |
V |
mA |
4 |
0,1 |
0,3 |
0,17 |
0,5 |
0,14 |
8 |
0,3 |
0,6 |
0,32 |
1,0 |
0,28 |
12 |
0,4 |
0,9 |
0,48 |
1,5 |
0,44 |
16 |
0,6 |
1,2 |
0,65 |
2,0 |
0,59 |
20 |
0,8 |
1,5 |
0,82 |
2,5 |
0,75 |
24 |
0,9 |
1,8 |
0,98 |
3,0 |
0,90 |
28 |
1,2 |
2,1 |
1,15 |
3,5 |
1,00 |
32 |
1,4 |
2,4 |
1,32 |
4,0 |
1,24 |
36 |
1,7 |
2,7 |
1,50 |
4,5 |
1,40 |
40 |
1,9 |
3,0 |
1,67 |
5,0 |
1,59 |
44 |
2,2 |
3,3 |
1,85 |
5,5 |
1,76 |
U = |
1,5V |
U = |
3V |
E |
J |
E |
J |
lx |
mA |
lx |
mA |
1111 |
0,90 |
1111 |
2,24 |
400 |
0,72 |
400 |
1,74 |
204 |
0,54 |
204 |
1,31 |
126 |
0,43 |
126 |
1,03 |
100 |
0,39 |
100 |
0,94 |
69 |
0,34 |
69 |
0,81 |
58 |
0,32 |
58 |
0,77 |
51 |
0,30 |
51 |
0,72 |
44 |
0,28 |
44 |
0,67 |
Badanie fotodiody.
Fotodioda BPYP 41:
- UR = 100V
- JPDOP = 1,5mA
E = |
0 |
E = |
400lx |
E = |
100lx |
U |
J |
U |
J |
U |
J |
V |
μA |
V |
μA |
V |
μA |
4 |
0,4 |
5 |
12,8 |
5 |
4,9 |
8 |
0,7 |
10 |
13,4 |
10 |
5,4 |
12 |
1,1 |
15 |
13,9 |
15 |
5,9 |
16 |
1,5 |
20 |
14,5 |
20 |
6,4 |
20 |
1,9 |
25 |
15,1 |
25 |
7,0 |
24 |
2,2 |
30 |
15,6 |
30 |
7,5 |
28 |
2,7 |
35 |
16,1 |
35 |
8,0 |
32 |
3,1 |
40 |
16,6 |
40 |
8,5 |
36 |
3,5 |
45 |
17,1 |
45 |
9,0 |
40 |
3,9 |
50 |
17,7 |
50 |
9,5 |
44 |
4,3 |
|
|
|
|
U = |
1,5V |
U = |
3V |
E |
J |
E |
J |
lx |
μA |
lx |
μA |
625 |
16,3 |
625 |
16,5 |
400 |
12,1 |
400 |
12,3 |
278 |
8,9 |
278 |
9,0 |
204 |
6,9 |
204 |
7,1 |
156 |
5,8 |
156 |
6,0 |
126 |
5,3 |
126 |
5,5 |
100 |
4,4 |
100 |
4,7 |
83 |
3,9 |
83 |
4,0 |
69 |
3,4 |
69 |
3,5 |
58 |
3,0 |
58 |
3,1 |
51 |
2,7 |
51 |
2,8 |
44 |
2,6 |
44 |
2,7 |
3. Badanie fototranzystora.
Fototranzystor BPYP 22:
- U = 15V
- P = 100mW
- JMAX = 6mA
U = |
2,5V |
U = |
5V |
E |
J |
E |
J |
lx |
mA |
lx |
mA |
625 |
0,530 |
625 |
1,20 |
400 |
0,528 |
400 |
1,20 |
278 |
0,525 |
278 |
1,19 |
204 |
0,524 |
204 |
1,19 |
156 |
0,520 |
156 |
1,18 |
126 |
0,519 |
126 |
1,17 |
100 |
0,518 |
100 |
1,08 |
83 |
0,515 |
83 |
0,92 |
69 |
0,514 |
69 |
0,84 |
58 |
0,511 |
58 |
0,79 |
51 |
0,508 |
51 |
0,76 |
44 |
0,507 |
44 |
0,67 |
E = |
400lx |
E = |
100lx |
UCE |
J |
UCE |
J |
V |
mA |
V |
mA |
0,5 |
0,11 |
2 |
0,49 |
1,0 |
0,24 |
4 |
1,01 |
1,5 |
0,37 |
6 |
1,14 |
2,0 |
0,50 |
8 |
1,19 |
2,5 |
0,63 |
10 |
1,23 |
3,0 |
0,77 |
12 |
1,27 |
3,5 |
0,90 |
14 |
1,30 |
4,0 |
1,05 |
16 |
1,34 |
4,5 |
1,17 |
18 |
1,37 |
5,0 |
1,30 |
|
|
5,5 |
1,44 |
|
|
4. Badanie diody LED.
U |
J |
V |
mA |
2,0 |
0,4 |
2,1 |
0,9 |
2,2 |
2,2 |
2,3 |
4,7 |
2,4 |
11,0 |
2,5 |
16,1 |
2,6 |
21,6 |
2,7 |
29,7 |
2,8 |
37,9 |
2,9 |
46,9 |
V. Wnioski:
Elementy optoelektroniczne to takie elementy, które wykrywają, emitują lub wykorzystują do swego działania promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu widzialnego. Ogólnie dzielimy je na:
- półprzewodnikowe źródła promieniowania (fotonadajniki, fotoemitery)
- półprzewodnikowe odbiorniki promieniowania (fotoodbiorniki, fotodetektory)
- przetworniki promieniowania
- transoptory
1. Fotorezystor podobnie jak fotodioda i fototranzystor należy do półprzewodnikowych odbiorników promieniowania. Jest to element półprzewodnikowy, którego rezystancja zależy od padającego na nią światła. Działanie fotorezystorów oparte jest o zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne (energia świetlna powoduje uwolnienie elektronów, które umożliwiają przepływ prądu. W fotorezystorze wraz ze wzrostem natężenia światła charakterystyka prądowo - napięciowa staje się bardziej nieregularna i wzrasta też prąd płynący przez ten fotorezystor. Można także zauważyć, że rezystancja fotorezystora maleje przy wzroście natężenia światła.
2. Fotodioda jest najprostszym półprzewodnikowym elementem optoelektronicznym wykorzystującym złącze PN. W czasie normalnej pracy jest ona spolaryzowana zaporowo. Wartość prądu fotoelektrycznego wzrasta ze wzrostem natężenia oświetlenia. Charakterystyka prądowo - napięciowa fotodiody jest zbliżona do charakterystyki zwykłej diody spolaryzowanej w kierunku zaporowym. Można także dodać, że wraz ze wzrostem napięcia wzrasta niewiele prąd fotodiody, przy stałym natężeniu oświetlenia. Przy stałym napięciu prąd fotodiody jest większy dla większego natężenia oświetlenia.
3. Fototranzystor to element bardzo podobny do zwykłego tranzystora z tą różnicą, że jego obudowa umożliwia oświetlenie odpowiednich obszarów półprzewodnika. Fototranzystor łączy w sobie właściwości fotodiody i wzmacniające działanie tranzystora. Zaletą ich jest duża czułość i wzmocnienie od 100 - 1000, wadą natomiast jest mała szybkość działania. W tym elemencie prąd fototranzystora wzrasta wraz ze wzrostem napięcia UCE, jednak na końcu charakterystyki wzrasta już o wiele wolniej niż na początku. Prąd wzrasta również ze wzrostem natężenia oświetlenia (stałe UCE).