1. WPROWADZENIE

Półprzewodnikowymi elementami optoelektronicznymi nazywa się elementy, których podstawą działania jest zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne lub zjawisko odwrotne, tzn. emisja promieniowania na skutek rekombinacji.

Fotodetektory można podzielić na trzy grupy:

• fotorezystory,

• fotodiody,

A

K

• fototranzystory.

I_C

E

U_CE

Podstawowymi fotoelementami, czyli źródłami promieniowania są diody elektroluminescencyjne i diody laserowe.

Główna cechą fotodiody jest przepływ zwarciowego prądu wstecznego, który jest proporcjonalny do natężenia oświetlenia.

Fototranzystory są to najczęściej elementy dwuelektrodowe, bez wprowadzonej elektrody bazy, pracujące zwykle w układzie wspólnego emitera.

Diody elektroluminescencyjne - (LED) emitują promieniowanie świetlne, gdy przepływa przez nie prąd przewodzenia. Zakres widmowy promieniowania jest zależny zastosowanych materiałów półprzewodnikowych.

2. Układ do wyznaczania charakterystyk prądowo- napięciowych fotorezystora.

E

I U

1[kΩ]

3. Układ do wyznaczania charakterystyk prądowo- napięciowych fotodiody dla kierunku wstecznego.

E

I U

1[kΩ]

Vv

4. Układ do wyznaczania charakterystyk prądowo- napięciowych fototranzystora n-p-n pracującego w układzie WE.

I_C

E

I U_CE U

1[kΩ]

5. Układ do wyznaczania charakterystyk prądowo- napięciowych diod elektroluminescencyjnych.

I

6. Rodzina charakterystyk statycznych prądowo-napięciowych fotorezystora I= f(U) dla E= const (wykres nr1).

Uf[V]	Uf[V]	Uf[V]	Uf[V]	Uf[V]	Uf[V]
E0	E1	E2	E3	E4	E5	I[mA]
0	0	0	0	0	0	0
0,01	0,04	0,2	0,18	0,2	0,28	0,5
0,012	0,26	0,39	0,46	0,57	0,59	1
0,23	0,44	0,74	0,89	1,07	1,19	2
0,37	0,9	1,52	1,99	2,17	2,39	4
0,68	1,4	2,32	2,51	3,27	3,59	6
0,96	1,71	3,14	3,38	4,39	4,8	8
1,32	2,5	3,98	4,64	5,51	6,02	10
1,63	2,84	5,15	6,24	6,95	7,47	12

7. Rodzina charakterystyk statycznych prądowo-napięciowych I= f(U) dla E= const fotodiody dla kierunku wstecznego (wykres nr2).

U[V]	U[V]	U[V]	U[V]	I[mA]
0,01	0,04	0,07	0,01	0
1,64	1,62	1,46	2,28	0,1
1,69	1,69	1,48	2,94	0,2
1,71	1,72	1,5	2,98	0,3
1,72	1,73	1,51	3,01	0,4
1,74	1,75	1,52	3,05	0,5
1,75	1,76	1,53	3,07	0,6
1,76	1,77	1,53	3,08	0,7
1,77	1,78	1,54	3,09	0,8
1,77	1,79	1,55	3,32	0,9
1,77	1,79	1,56	3,36	1
1,81	1,83	1,57	3,41	2
1,84	1,87	1,58	3,48	3
1,86	1,89	1,59	3,5	4
1,88	1,91	1,6	3,54	5
1,89	1,93	1,61	3,58	6
1,91	1,95	1,61	3,61	7
1,92	1,96	1,62	3,64	8
1,93	1,98	1,62	3,66	9
1,95	1,99	1,63	3,69	10
2,04	2,13	1,64	3,81	20
2,13	2,25	1,66	3,9	30
2,21	2,37	1,67	4,01	40
2,28	2,49	1,69	4,14	50

8. Rodzina charakterystyk statycznych prądowo-napięciowych

I_C= f(U_CE) dla E= const fototranzystora n- p- n pracującego w układzie WE (wykres nr3).

U[V]	Ic[mA]	UCE[V]	UCE[V]	UCE[V]	UCE[V]	UCE[V]	UCE[V]
		E0	E1	E2	E3	E4	E5
0	0	0	0	0	0	0	0
0,5	0,5	0,03	0,007	0,007	0,006	0,007	0,006
1	1	0,03	0,006	0,006	0,006	0,006	0,006
2	2	0,03	0,006	0,006	0,004	0,006	0,006
4	4	0,01	0,005	0,006	0,003	0,004	0,005
6	6	0,59	0,26	0,31	0,032	0,032	0,032
8	8	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45
10	10	3,17	3,17	3,17	3,17	3,17	3,17
12	12	4,36	4,46	4,46	4,45	4,33	4,33

WNIOSKI

Celem naszego ćwiczenia było zapoznanie się z zasadą działania elementów optoelektrycznych. Na podstawie dokonanych pomiarów tzn. spadków napięć na poszczególnych elementach optoelektrycznych: fotodiodzie, fotorezystorze, fototranzystorze, diodzie elektroluminescencyjnej (żółtej, czerwonej, zielonej, niebieskiej) przy zadanym prądzie wykreśliliśmy wykresy przedstawiające rodziny charakterystyk statycznych prądowo -napieciowych.

Z wykresu nr1. odczytujemy iż, rezystancja fotorezystora zależy od natężenia oświetlenia (w miarę wzrostu wartości prądu przepływającego przez fotorezystor rośnie spadek napięcia na fotorezystorze).

Wykres nr2. doskonale przedstawia na zakresy pracy diod elektroluminescencyjnych.

Dioda żółta zaczyna świecić intensywnie przy:

• I=20[mA]

• U=2,04[V]

Dioda zielona zaczyna świecić intensywnie przy:

• I=20[mA]

• U=2,13[V]

Dioda czerwona zaczyna świecić intensywnie przy:

• I=10[mA]

• U=1,61[V]

Dioda niebieska zaczyna świecić intensywnie przy:

• I=20[mA]

• U=3,50[V]

Na wykresie nr3. ukazana jest rodzina charakterystyk statycznych prądowo-napięciowych fototranzystora. Porównując uzyskane krzywe z krzywymi przedstawionymi w literaturze możemy wnioskować iż, fototranzystor który wpieliśmy do układu mógł być uszkodzony.

---