1tom175

7. ELEKTRONIKA 352

7. ELEKTRONIKA 352

Rys. 7.29. Charakterystyka napifciowo-prądowa obwodu głównego tyrystora dwukierunkowego (opis jak na rys. 7.26)

7.1.2.8. Elementy optoelektroniczne

Półprzewodnikowym elementem optoelektronicznym [7.2; 7.5; 7.9] jest przyrząd, którego działanie zależy od łącznego oddziaływania zjawisk elektrycznych i optycznych (fotonów). Elementy optoelektroniczne dzieli się na:

—    półprzewodnikowe źródła promieniowania — fotoemitery.;

—    półprzewodnikowe detektory promieniowania — fotodetektory,

—    półprzewodnikowe przetworniki promieniowania —fotoogniwa;

—    półprzewodnikowe układy złożone - transoplory (fotoemiter plus fotodetektor).

Na rysunku 7.30 przedstawiono symbole graficzne elementów optoelektronicznych.

DEL; OL FO    FT    FTh    FR    FO

Rys. 7.30. Elementy optoelektroniczne: DEL — dioda elektroluminescencyjna, DL — dioda laserowa, FD — fotodioda, FT-— fototranzystor, FTh — fototyrystor, FR — fotorezystor. FO — fotoogniwo, TOP transoptor, SW— światłowód

Fotoemitery

Fotoemiterami są diody elektroluminescencyjne DF.L lub LED (ang. Light Emitling Diodę) i diody laserowe DL. Diody DEL są budowane ze związków dwu- lub trójskładnikowych: ich złącze pod wpływem przepływającego prądu I_F. na skutek zjawiska rekombinacji, emituje promieniowanie widzialne lub podczerwone (IR — ang. Infra-Red). tzw. promieniowanie spontaniczne. Zestawienie odmian DEL zamieszczono w tabl. 7.6. Obudowy emitujące są typowe: okrągłe p 3 mm i 0 5 mm, kwadratowe 5x5 mm. prostokątne 5 x 1 mm.

Uwaga. Wytwórcy ostrzegają, że materiały półprzewodnikowe są szkodliwe dla zdrowia w razie wydostania się z obudowy.

Tablica 7.6. Odmiany diod elektroluminescencyjnych DEL i laserowych DL

Kolor światła	Półprzewodnik	Długość fali nm	Uwagi
"JJ^aczerweny jasnoczerwony pomarańczowy żółty zielony dwukoiorowe: zielony czerwony trójkolorowe: zielony czerwony	GaP GaAlAs GaPAs GaPAs GaP GaAlAs/GaP GaAlAs/GaP	700 650 630 590 565 565/650 565/650/630	zależnie od polaryzacji prądu pomarańczowy przy prądzie przemiennym
podczerwony (IR)	GaAs	930	bliska podczerwień
podczerwony (IR)	GaAlAs	830	bliska podczerwień
Przykłady diod laserowych Philipsa (1988 r.) do światłowodów
516 CQF-B	GaAlAs	820. 850, 870	3 mW, opcje
504 CQL	Ga Al	780	3 mW
522 CQF	InGaAsP	1560	1.5 mW heterostruktura

Natężenie światła można modulować wartością prądu I_F. Krajowe DEL są oznaczone CQP i ĆQYP: I_y < 30 mA, U_R < 3 V, światłość I_v 5? 0,4— 1,0 med; DEL (promieniowanie podczerwone) CQWP i CQYP 15, 16, 17 i 23; I_F « 10-300 mA, U_R « 3-5 V.

Dioda laserowa DL wykorzystuje promieniowanie wymuszone, powstające w warunkach inwersji obsadzenia stanów, tzn., że w paśmie przewodnictwa znajduje się więcej elektronów niż w paśmie walencyjnym. W złączu p-n bardzo silnie domieszkowanym, przy dużym prądzie przewodzenia (gęstość ok. 1 kA/mm²) — najczęściej w postaci krótkich impulsów, może wystąpić promieniowanie wymuszone zainicjowane promieniowaniem spontanicznym odbijającym się wielokrotnie wewnątrz diody.

Promieniowanie wymuszone ma postać fali o bardzo wąskim paśmie częstotliwości, jest prawie monochromatyczne. Diody laserowe są źródłami promieniowania małej mocy, mają zastosowanie w telekomunikacji optycznej (światłowody).

Fotodetektory

Fotodetektory' dzieli się na: fotodiody FD, fototranzystory i fototyrysiory FT, fotoogniwa FO (tzw. baterie słoneczne) oraz fotorezystory FR. Fotodetektory przetwarzają energie promieniow ania w typowvm dla siebie zakresie widmowvm na zjawiska elektryczne (rys. 7.30).

Fotodioda jest przyrządem półprzewodnikowym z pojedynczym złączem p-n spolaryzowanym zaporowo zewnętrznie, w którym pod wpływem oświetlenia wzrasta prąd wsteczny. Jej właściwości elektryczne są określone zmianą wartości prądu ciemnego 7₀, przy ustalonym napięciu wstecznym polaryzującym U_p, w funkcji natężenia oświetlenia E. Odznaczają się one dużym zakresem liniowości sygnału oraz dużą szybkością działania. " łączach światłowodowych są stosowane fotodiody p-i-n spełniające funkcje odbiorników- światła, przetwarzających modulowane fale świetlne na sygnały elektryczne. Innym rodzajem są fotodiody lawinowe, w których wykorzystano mechanizm lawinowego narastania nośników prądu, prowadzącego do wzmocnienia prądowego wewnątrz samego elementu detekcyjnego. Zaletą ich jest większa niż w konwencjonalnych fotodiodach czułość i większy stosunek sygnału do szumu przy nie zmienionej szerokości Pasma. Wadą natomiast jest skomplikowany układ zasilania (wymagana stabilność napięciowa i termiczna punktu pracy).

Właściwości fotodiod charakteryzują parametry dopuszczalne: U_R, fotoprąd I , moc wydzielana oraz parametry charakterystyczne S_n — czułość prądowa (A/W) przy ' — 900 nm, zakres pracy    (nm) oraz ż_opt. Parametry fotodiod produkcji CEMI

ipuBPYP: U_R 100 V.7_p T 1,5 mA. S_lx > 0,25,7.]— ż₂ = 400—1100 nm (promieniowanie widzialne i podczerwone), ż_opt = 800 nm.

²³ Poradnik inżyniera elektryka tom 1