Grupa AiR 4 Data wykonania ćwiczenia

1999-04-19

LABORATORIUM

PODSTAW

ELEKTRONIKI

Sekcja 2

Piotr Lubszczyk

Jacek Macioła

Jakub Trznadel

1. OPIS ĆWICZENIA

W ćwiczeniu dokonujemy pomiarów charakterystyk elementów optoelektronicznych:

• Fotorezystora

• Fotodiody

• Fototranzystora

• transpotora

2.SCHEMATY POMIAROWE

1. 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   Schemat obwodu do badania fotorezystora

2. 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   Schemat obwodu do pomiaru fotodiody

2.3. Schemat obwodu do pomiaru transoptora

2.4. Schemat obwodu do pomiaru fototranzystora

W schemacie 2.1 dla różnych prądów żarówki oświetlającej fotorezystor dokonujemy pomiaru prądu przepływającego przez fotoelement w funkcji zmieniającego się napięcia. Podobnie dla fotodiody (2.2) oraz fototranzystora(2.4). W schemacie z 2.3 dokonujemy pomiaru prądu wyjściowego transoptora w funkcji prądu wejściowego

3. Opracowanie wyników

3.1. Tabela pomiarowa fotorezystora

Żarówka	0 mA	25 mA	30 mA	35 mA	40 mA
U [V]	IR[μA]	IR[μA]	IR[μA]	IR[μA]	IR[μA]
-10	-1,8	-33	-198,0	-704	-1846
-9	-1,5	-29,6	-178,4	-623	-1634
-8	-1,4	-25,8	-155,5	-545	-1433
-7	-1,2	-22,1	-133,7	-469	-1240
-6	-1	-18,5	-112,5	-393	-1052
-5	-0,8	-15,1	-92,2	-316	-870
-4	-0,6	-11,8	-72,8	-247	-691
-3	-0,5	-8,7	-53,1	-182	-499
-2	-0,3	-5,6	-36,3	-124	-325
-1	-0,2	-2,8	-17,2	-62	-160
0	0,0	0,0	0,0	0	0
1	0,1	2,6	15,6	59	160
2	0,2	5,5	32,6	121	323
3	0,4	8,7	50,4	185	492
4	0,5	12,0	69,0	252	672
5	0,7	15,5	88,5	321	851
6	0,9	19,1	108,5	392	1034
7	1	22,8	129,4	465	1225
8	1,2	26,8	150,5	540	1414
9	1,4	30,8	172,9	618	1603
10	1,5	35,1	195,5	696	1797

1. Tabela pomiarowa fotodiody

Żarówka	0 mA	25 mA	30 mA	35 mA	40 mA
UD[V]	ID[μA]	ID[μA]	ID[μA]	ID[μA]	ID[μA]
1	21	29,9	29,8	30,1	30
0,9	16,9	16,9	16,9	18	18
0,8	8	7,7	7,9	8,3	8
0,7	2,86	2,9	2,92	2,87	2,78
0,6	1,49	1,44	1,45	1,44	1,44
0,5	0,53	0,52	0,52	0,51	0,51
0,4	0,099	0,097	0,095	0,091	0,084
0,3	0,0096	0,0082	0,0057	0,0017	-0,0062
0,2	0,0006	-0,0014	-0,0038	-0,0099	-0,0196
0,1	0	-0,0016	-0,0051	-0,0111	-0,0202
0	0	-0,002	-0,0062	-0,0123	-0,0236
-2	0	-0,002	-0,0054	-0,0117	-0,0224
-5	0	-0,002	-0,0052	-0,0116	-0,0231

3.3. Tabela pomiarowa transoptora

Iwe	0	0,11	0,22	0,32	0,42	0,53	0,63	0,73	0,83	0,93	1,03	1,26	1,47
Iwy	0	0,01	0,11	0,19	0,34	0,53	0,77	1,03	1,32	1,63	1,97	2,86	3,7

Iwe	1,66	1,86	2,10	3,2	3,7	4,2	4,6	5,1	6,3	7,3	8,3	9,3	10,3
Iwy	4,58	5,52	6,52	12,7	15,9	19,2	22	26	35,3	43,4	51,8	60,9	62,4

1. Tabela pomiarowa fototranzystora

Żarówka	25 mA	30 mA	35 mA	40 mA
UCE[V]	IC[uA]	IC[uA]	IC[uA]	IC[uA]
0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
0,05	0,23	0,76	2,07	3,52
0,10	0,55	2,41	7,46	15,99
0,15	0,73	3,83	13,47	36,00
0,20	0,78	4,28	15,88	45,00
0,25	0,79	4,37	16,37	47,00
0,30	0,80	4,41	16,55	48,00
0,40	0,82	4,45	16,70	48,54
0,50	0,83	4,49	16,82	48,90
1,00	0,90	4,65	17,29	50,40

3.4. Czułość fotodiody.

Kolejne wartości dla poszczególnych ΔI i ΔE

S₁=1.287

S₂=0.946

S₃=0.641

2. Przekładnia transoptora

Wyznaczona dla prądu wejściowego i wyjściowego odpowiadającym liniowej części charakterystyki transoptora :

K = 35.3/6.3 ≅ 5.65

Wartości K dla kolejnych punktów ch-ki :

K=

0,140

0,525

0,620

0,806

1,000

1,222

1,411

1,590

1,753

1,913

2,270

2,517

2,759

2,968

3,105

3,975

4,297

4,571

4,783

5,098

5,603

5,945

6,241

6,548

6,058

4. Wnioski

• Charakterystyka prądowo-napięciowa fotorezystora jest liniowa - tzn. jest on rezystorem. Jego opór wachał się od 5,6 MΩ (przy braku oświetlenia) do 5,5 kΩ (przy oświetleniu żarówką z płynącym przez nią prądem 40 mA )

• Prąd płynący przez fotodiodę w kierunku zaporowym zależy od jej oświetlenia, natomiast nie zależy od napięcia. W kierunku przewodzenia powyżej napięcia około 0,3 V dioda zaczyna przewodzić prąd (rezystancja dynamiczna bliska 0), natomiast poniżej napięcia 0,3 V dioda działa jako źródło prądu. Prąd zwiększa się ze wzrostem natężenia światła

• 
  Dla transoptora ch-ka początkowo, jest nieliniowa, po czym staje się ch-ką liniową. Dla prądu powyżej 60 mA następuje jej załamanie z powodu ograniczeń źródła prądowego. Prąd tak jak w diodzie zwiększa się ze wzrostem natężenia światła. Ch-ki są podobne do ch-k wyjściowych normalnego tranzystora

mA

Temat: Elementy optoelektroniczne

mA

mA

mA

---