Исследование процессов в полупроводниковом фотоприемнике

Изучение процессов в полупроводниковом фотоприемнике

Цель работы:изучение главных физических закономерностей, определяющих особенности фотоприемников. Изучение вольт-амперных, спектральных и инерционных черт фотоприемников.

Процессы захвата, заряда, рекомбинации и прилипания

Носителей заряда

В случае, если дырки и электроны в следствии поглощения фотона стали свободными, то они будут оставаться свободными до тех пор, пока не будут захвачены каким-либо недостатком решетки либо до ухода их из кристалла в электроды. Центры, захватывающие носители, возможно поделить на две группы:

1) центры прилипания, в то время, когда захваченный носитель имеет громадную возможность перейти опять в свободное состояние в следствии теплового возбуждения, чем рекомбинировать с носителем противоположного символа (рис.2а, электронные ловушки 2 и 2’, дырочные ловушки 1 и 1’ );

2) центры рекомбинации, в то время, когда захваченный носитель имеет громадную возможность рекомбинировать с носителем противоположного символа, чем опять быть возбужденным в свободное состояние (рис.2, а, процесс электрона и 3 захвата дырки 4 центрами рекомбинации).

Три несложных типа процессов рекомбинации продемонстрированы на рис.2, б – переход 5, в то время, когда вольный электрон прямо рекомбинирует с дыркой (прямая рекомбинация); переход 6, в то время, когда электрон захватывается возбужденным центром, захватывающим дырку; переход 7, в то время, когда дырка захватывается возбужденным центром, захватившим электрон.

Как правило рекомбинация происходит через центры захвата, в то время, когда примесным центром сперва захватывается электрон, а после этого дырка (переход 9) либо, напротив, сперва электрон с примесного центра падает в валентную территорию (захват дырки), а после этого на освободившийся на примесном центре уровень попадает электрон из территории проводимости (переход 8).

При рекомбинации носителей, так же как и при генерации, должны соблюдаться законы импульса и сохранения энергии, при рекомбинации освобождается энергия, которая может либо излучаться в виде света (излучательная рекомбинация), либо выделяться в виде тепла (фононов) (безызлучательная рекомбинация), либо передаваться второму (свободному) электрону (ударная рекомбинация).

Порядок исполнения работы

1. Установить фоторезистор и снять вольт-амперную чёрта фоторезистора. Для разных освещённостей выстроить график ВАХ.

2. Снять спектральную чёрта фоторезистора, применяя разные светофильтры (табл.1). Выяснить ширину запрещённой территории и материал фоторезистора.

3. Вычислить относительное RФ/RТ изменение сопротивления для разных напряжений.

4. Взять релаксационную кривую фототока при освещении фоторезистора прямоугольными световыми импульсами. Зарисовать кривые релаксации и выяснить постоянные времени спада и нарастания. Выяснить темперамент рекомбинации.

5. Выполнить пункты 1-4 при повышенной температуре. Сделать выводы о влиянии температуры на чертей фоторезистора.

Контрольные вопросы

1. Растолковать вероятные переходы электронов при поглощении квантов рекомбинации и света. Что такое непрямые переходы и прямые электронов?

2. Какими выражениями определяется красная граница фотопроводимости для собственных и примесных полупроводников?

3. Назовите механизмы фотоэлектрически неактивного поглощения света.

4. Что такое время судьбы неравновесных носителей заряда?

5. Растолковать процессы релаксации фотопроводимости при освещении прямоугольными импульсами света.

6. Где употребляются фоторезисторы?

Таблица 1

Перечень литературы

1.Павлов П.В., Хохлов А.Ф.Физика жёсткого тела.–М.: Высш.шк., 1994.-360с.

2. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника М.: Радио и сообщение, 1990.-360с.

Порядок исполнения работы

1. Установить фотодиод, и для разных освещённостей снять вольт-амперные характеристики фотодиода. Выстроить графики ВАХ.

2. Снять спектральную чёрта фотодиода, применяя разные светофильтры.

3. Взять релаксационную кривую фотодиода. Оценить переходные процессы в p-n переходе.

4. Выполнить пункты 1-3 при повышенной температуре. Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Обрисовать процессы в освещённом p-n переходе.

2. Назвать характеристики фотодиода.

3. Обрисовать сущность фотовольтаического результата.

4. Обрисовать разные типы фотодиодов (pin, лавинные, на барьере Шотки).

5. Растолковать преимущества и принципы работы гетеропереходов.

Таблица 2

Перечень литературы

1.Павлов П.В., Хохлов А.Ф.Физика жёсткого тела.- М.: Высш.шк., 1994.-360с.

2. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника — М.: Радио и сообщение, 1990.-360с.

3. Щука А.А. Функциональная электроника – М.: МиРЭА, 1998. – 260с.

Светодиоды

Цель работы: изучение главных физических закономерностей, определяющих работу полупроводниковых светодиодов. Изучение черт таких устройств.

Светодиоды являются двуэлектродный светоизлучатель-ный прибор, базу которого образовывает p-n переход (рис.1). Одна из областей p-n структуры, к примеру, n- , именуемая эмиттером светодиода, легируется посильнее, чем вторая область, именуемая базой. Исходя из этого при прохождении прямого тока носители инжектируются в основном из эмиттера в базу. Помимо этого, в базисную область вводятся примеси, каковые содействуют рекомбинационной генерации света. Так, база в светодиоде есть светоизлучающей областью, а эмиттер — поставщиком неравновесных носителей (в нашем случае электронов) в эту область.

Рис.8. Светодиод

При подаче на p-n переход напряжения V в прямом направлении, т.е. в то время, когда к p-области подключается “+” источника, а к n—области “-“, контактная разность потенциалов vk в переходе значительно уменьшается и происходит инжекция электронов из n- в р-область и дырок из p-области в n-область. Эти инжектированные носители будут неравновесными (и неосновными) для соответствующих областей. Диффундируя в глубь областей, они рекомбинируют с главными носителями заряда, причем электроны в базе — в основном излучательно, а дырки в эмиттере — безызлучательно. Так как концентрация избыточных электронов в p-области будет спадать с расстоянием от перехода X как exp(-X/Ln), где Ln — диффузионная протяженность, генерация света происходит в количестве базисной области, конкретно примыкающей к переходу. Дырочная составляющая IP суммарного тока через переход I=In+IP, где In — электронная составляющая, есть ненужной, поскольку дырки в эмиттере рекомбинируют без генерации света. Увеличивая степень легирования эмиттера если сравнивать с базой, возможно расширить коэффициент инжекции

gi = In /(In+IP) (48)

и тем самым – относительное число актов излучательной рекомбинации.

Одностороннюю инжекцию, при которой gi будет близко к единице, возможно осуществить в гетеропереходах. Ввиду того, что эти переходы активно используются для изготовления светоизлучающих устройств, в особенности полупроводниковых лазеров, разглядим их фундаментальные особенности.

В отличие от простого (гомогенного) р-n перехода, образуемого в одном и том же монокристалле методом соответствующего распределения примесей, гетеропереход получается при взаимодействии двух разных полупроводников. В зависимости от содержащихся примесей оба полупроводника смогут иметь как однообразный тип проводимости (изотипные гетеропереходы, к примеру, структуры n-n+ , p-p+ и др.), так и различный (анизотипные переходы р-n, р-n+ и т.д). Разглядим для определенности анизотипный переход, образованный широкозонным полупроводником p-типа и узкозонным n-типа. На рис.9а продемонстрирована энергетическая диаграмма обоих полупроводников до образования перехода. Через Eg, W и F обозначены ширины территорий, уровни выхода и работа электронов Ферми, соответственно. По окончании создания гетероперехода получается энергетическая диаграмма, продемонстрированная на рис.9. В отсутствие тока уровень Ферми в обоих полупроводниках делается однообразным и между ними появляется контактная разность потенциалов vk=(WP — Wn)/е. Так как электронное сродство XP и Xn в общем случае различно, то на границе перехода X=О, в отличие от простого р-n перехода, появляется разрыв в зоне проводимости DEC. Разрыв кроме этого образуется и в валентной территории. В зависимости от соотношения между XP и Xn , с одной стороны, и шириной запрещенных территорий Egp и Еgn с другой, эти разрывы смогут иметь или вид “стены” (Dес), или вид “крючка” (DEV ). При подаче на переход внешнего напряжения в прямом направлении (“+” к р-области, “-“ к n ) происходит раздвижка уровней Ферми на величину eV, и контактная разность потенциалов кроме этого значительно уменьшается на эту величину (рис.10). Но кроме того при уменьшенной контактной разности потенциалов инжекция электронов из n- в p-область затруднена наличием для них на границе потенциального барьера. Одновременно с этим инжекция дырок из р-в n-область происходит практически свободно, поскольку размеры барьера типа “крюк” мелки (меньше длины волны де Бройля носителей) и дырки вольно проходят его. Так, в гетеропереходе осуществляется односторонняя инжекция носителей.

Преимущества гетеропереходов для светоизлучающих устройств в громаднейшей степени реализуются в двухсторонней гетероструктуре (ДГС) (рис.11).В данной структуре употребляется два гетероперехода: анизотипный n-p , и второй — изотипный р—p+, причем области большего легирования (р+) соответствует более широкозонный материал. Из рис.11 видно, что в таковой структуре возможно взять ограничение неравновесных носителей (электронное ограничение ) в узкозонной области толщиной d. Эта область есть светоизлучающей.

Так, в ДГС возможно значительно понизить утраты на безызлучательную рекомбинацию. Помимо этого, в таковой структуре облегчается вывод света из прибора, поскольку он излучается средним узкозонным материалом и, следовательно, не поглощается в соседних областях с широкими запрещенными территориями. И, наконец, резкое изменение концентрации носителей на гетеропереходах ведет к сильному трансформации показателя преломления на границах среднего слоя и, тем самым, к приданию этому слою волноводных особенностей. Это явление именуют оптическим ограничением. направляться также подчернуть, что волноводными особенностями владеют и простые гомогенные p-n переходы.

Предпробойные светодиоды. В этом типе светодиода неравновесные носители создаются за счет процессов ударной ионизации атомов решетки. Для таких процессов требуются электрические поля высокой напряженности (5.105-106 В/cм). Подобные поля создаются при маленьком обратном напряжении в p-n переходах с шириной области объемного заряда порядка 10-5см.

Рис.9. Анизотипный гетеропереход

Свободные носители заряда, термогенерируемые как в самом переходе, так и вблизи него на расстоянии порядка длин диффузии Ln и Lр, ускоряются сильным полем перехода и смогут купить кинетическую энергию, достаточную для возбуждения либо ионизации атомов решетки. Появившиеся при ионизации атомов решетки носители смогут снова ускоряться, в случае, если протяженность области большого поля достаточна для этого. В предельном случае появляется лавина носителей, т. е. наступает электрический пробой р-n перехода. Спектр излучения р-n переходов, включенных в обратном направлении, состоит в общем случае из широкой полосы, простирающейся в область hn Eg, и более узких полос, проявляющихся посильнее при низких температурах и содержащих кванты с Eg ³ hn. Эти же относительно узкие полосы присутствуют в большинстве случаев в спектре излучения р-n перехода, включенного в прямом направлении. В арсениде галлия узкая полоса соответствует энергии квантов hn @ Eg, в GaP- hn Eg . В последнем случае полосы появляются на фоне целого спектра лишь при температуре ТEg образуется в следствии наложения двух процессов: прямой рекомбинации стремительных электронов и внутривенных переходов и дырок в валентной территории.

Материалы, используемые для того чтобы, выбираются так, дабы их спектральный диапазон излучения абсолютно либо частично лежал в видимой области. Видимая область определяется чувствительностью людской глаза и лежит в диапазоне длин волн фотонов l от 0,38 мкм (фиолетовый-ультрафиолетовый свет) до 0,78 мкм (красный-инфракрасный свет). Данный диапазон длин волн соответствует фотонным энергиям, лежащим в промежутке 1,7 — 3,1 эВ. Помимо этого, для практических целей довольно часто выясняется желательным, дабы и спектральные распределения излучения соответствовали спектральной чувствительности глаз. Так как большая энергия, которая может выделиться при рекомбинации носителей, равна ширине запрещенной территории данного полупроводника Eg, приведенным выше требованиям смогут удовлетворить лишь полупроводники с e g 1,7 эВ (широкозонные полупроводники). Исходя из этого, к примеру, такие распространённые материалы, как германий Ge (Еg — 0,66 эВ) и кремний Si (Eg=1,12 эВ) для того чтобы не употребляются.

Главными полупроводниковыми материалами, использующимися на данный момент для того чтобы, являются фосфид галлия GaР (Eg = 2,26 эВ), карбид кремния SiС (Eg=2,4 — 3,2 эВ в зависимости от политипа), жёсткие растворы GaАsX Pi — x и GaAlxAs1-x. Для современных серийных излучающих диодов инфракрасного (ИK) диапазона главным материалом есть арсенид галлия GаAs с Eg=1,44 эВ.

Большая часть полупроводниковых материалов, используемых для того чтобы, не считая главного максимума излучения, имеют и побочные максимумы, каковые время от времени выясняются существенно перемещёнными относительно главного. В случае, если таковой побочный максимум попадает в инфракрасную область спектра, то это ведет к понижению КПД, а цвет излучаемого света остается неизменным. В случае, если же побочный максимум находится в видимой части спектра, то наряду с этим может случиться большое изменение цветовой тональности. В частности, GaP в зависимости от вида легирующей примеси может иметь максимумы в ИК, красной и зеленой областях спектра. Изменяя тип и концентрацию вводимых в полупроводник примесей, возможно добиться увеличения одного из максимумов излучения довольно вторых. Так фосфид галлия, легированный кислородом и цинком, действенно излучает красный свет. Добавление же в GaP изоэлектронной (т. е. имеющей такую же валентность, что и главные атомы вещества) примеси азота N усиливает излучение в зеленой части спектра.

Порядок исполнения работы

1.Снять спектральную зависимость интенсивности излучения светодиода.

2.Выяснить КПД светодиода.

3.Снять и выстроить связь яркости между тока и светодиода. Пользуясь выражением (51), найти значения L0,c,I0.

4.Выяснить порог зажигания светодиода.

5.Выполнить пункты 1-4 для повышенной температуры.

6.Выяснить тип полупроводника светодиода.

7.Поменять светодиод и выполнить п.п. 1-6.

Контрольные вопросы

1.Типы рекомбинационных процессов.

2.Излучательная и безызлучательная рекомбинация.

3.Принцип действия светодиода.

4.Влияние температуры на работу светодиода.

5.Условия работы лазера.

6.Работа полупроводникового инжекционного лазера.

7.характеристики и Типы лазеров.

Перечень литературы

1. Щука А.А. Функциональная электроника.-М.: МиРЭА,1999.

2. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника -М.: Радио и сообщение, 1989.

Оптоэлектроника

Оптоэлектроника – раздел функциональной электроники, который связан с изучением процессов сотрудничества между электромагнитными волнами оптического диапазона и электронами жёсткого тела и охватывающий неприятности создания оптоэлектронных устройств (по большей части способами микроэлектронной разработке), в которых эти эффекты употребляются для генерации, передачи, обработки, отображения и хранения информации. Оптоэлектронику, как научное направление, характеризуют три отличительные черты.

1. Физическую базу оптоэлектроники составляют явления, способы, средства, для которых принципиальны неразрывность и сочетание оптических и электрических процессов. В широком смысле слова оптоэлектронное устройство определяется как прибор, чувствительный к электромагнитному излучению в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях; как прибор, излучающий и преобразующий некогерентное либо когерентное излучение.

2. Технологическую базу оптоэлектроники определяют конструктивно-технологические концепции современной микроэлектроники: миниатюризация элементов; предпочтительное развитие твердотельных конструкций; ориентация на особые сверхчистые материалы; использование способов групповой обработки изделий, таких как эпитаксия, фотолитография, нанесение узких пленок, диффузия, ионная имплантация и другие.

3. Функциональное назначение оптоэлектроники пребывает в ответе задач информатики: генерации информации методом преобразования разных внешних действий в соответствующие электрические и оптические сигналы; перенос информации; переработка информации по заданному методу; хранение информации; записи и неразрушающее считывание; отображение информации. В конкретном оптоэлектронном приборе перечисленные отличительные показатели смогут находиться в громадной либо меньшей мере, но наличие всех трех составляющих данного определения представляется необходимым. Принципиальные преимущества оптоэлектроники обусловлены своеобразными изюминками электромагнитных волн оптического диапазона, отличительными изюминками фотона как носителя информации. Преимущества: высокочастотность, острая фокусировка, направленность, развязка, визуализация, пространственная модуляция, фоточувстви-тельность.

Специфика оптоэлектроники обуславливает и последовательность недочётов, свойственных оптоэлектронным устройствам: неудовлетворительная энергетика, гибридность, деградация.

Оптоэлектронные пары

Главным элементом оптоэлектроники есть оптоэлектронная пара. Оптопарой именуют прибор, в котором конструктивно объединены в общем корпусе фотоприемник и излучатель, взаимодействующие между собой оптически и электрически. Связи между компонентами оптопары смогут быть прямыми либо обратными, хорошими либо отрицательными. Одна из связей (оптическая либо электрическая) может отсутствовать. В состав единого прибора вместе с оптопарой либо несколькими оптопарами смогут входить дополнительно микроэлектронные либо оптические элементы. И конструктивно, и функционально такие устройства значительно отличаются от элементарной оптопары, исходя из этого в литературе принят термин “оптрон”.

Главные функциональные разновидности устройств представлены на рис.15. Оптопара с прямой оптической и оборванной электрической связью употребляется как элемент развязки, стала широко распространена (рис. 15,а). Оптрон с прямой электрической и оборванной оптической связями (рис. 15,б) т. е. оптрон с выходом и оптическим входом, является преобразователем спектра либо направления поляризации, некогерентное в когерентное и т.д. В оптроне с электрической и оптической связями (рис.15,в) при определенных условиях может осуществляться частичная регенерация (восстановление) входного сигнала – регенеративный оптрон. Таковой прибор может употребляться для контроля оптических (и других) особенностей сред.

Ответственным элементом оптопары есть оптический канал между приёмником и излучателем. Существуют три разновидности каналов. В первую очередь это несложный светопровод, предназначенный для энергопередачи излучения. Значительно чаще он выполняется в виде прозрачной иммерсионной среды. Допустимо и такое конструктивное ответ, при котором в зазор между приёмником и излучателем имеется доступ извне. В этом случае мы имеем оптопару с открытым оптическим каналом.

Рис. 15. Электрические и оптические связи в оптронах:

а – оптопара для электрической развязки; б – оптрон с выходом и оптическим входом; в – регенеративный оптрон; И — излучатель; УС — усилительное устройство схемы питания; ФП – фотоприемник

Рис. 16. Главные виды оптопар

Наконец, иммерсионная среда возможно выполнена из материала, светопередача которого изменяется при внешних действиях, таковой прибор именуют оптопарой с управляемым оптическим каналом. В качестве элементов оптопары, применяемых для приема излучения, смогут употребляться разные элементы: диоды, резисторы, транзисторы, тиристоры и т.д. (рис. 16).

Функциональные возможности оптронов весьма широки (табл.). Напомним, что в каждой строке таблицы оптрон выступает не просто как аналог того либо иного классического элемента, а как прибор, осуществляющий заданную функцию принципиально по-иному, с добавлением новых серьёзных особенностей. Так, переменные резисторы на базе оптопар не содержат подвижных механических ненадёжности — источников и контактов шумов; волострон, в отличие от железного провода, не считая передачи сигнала снабжает и электрическую развязку, помехозащищенность, скрытность. без сомнений, что по технологии совершенствования и меря конструкций, улучшения параметров функциональная значимость оптронов в микроэлектронике будет возрастать.

Таблица 3

Порядок исполнения работы

Для исполнения работы предлагается электрическая схема, продемонстрированная на рис. 17.

Рис. 17

1. На приборе CHARACTERISCOPE-Z установите ручки управления в следующие положения:

• тумблер “OFF” в нейтральное положение;
• тумблер “HOR.VOLTS” в положение “0,1V”;
• тумблер “VERT.CURRENT” в положение

“50мкА-0,1мкА”;

• тумблер “BASE STEPS” в положение “6”;
• тумблер ”STEPPOL” в положение “+”;
• кнопка “ONE CURVE” отжата;
• тумблер “STEP AMPLITUDE” в положение “5…10 мА”.

2. Включите питание прибора ручкой “SCALE ILLUM” и установите эргономичный уровень освещенности шкалы. Время прогрева прибора — не меньше 5 мин..

3. По окончании прогрева ручками “VERT.POS” и “HOR.POS” установите эргономичное положение начала координат ВАХ на экране прибора.

4. Тумблером “OFF” подключите фотодиод и светоизлучатель к прибору.

5. Тумблерами “VERT CARRENT” и “STEP AMPLITUDE” установите эргономичный масштаб ВАХ по вертикали, соответствующий чувствительности исследуемого фотодиода. Ручкой “OFSET” отрегулируйте положение начала координат для кривой семейства, соответствующей нулевому световому потоку Ф=0 (до момента остановки).

6. Для регистрации прямых ветвей семейства ВАХ фотодиода тумблер “COLLECTOR SUPPLY” установите в положение “-АС”, для регистрации обратных ветвей семейства — в положение “+АС”.

Значение тока через светоизлучатель I будет задаваться с шагом, соответствующим положению тумблера “STEP AMPLITUDE”. Световой поток светоизлучателя

Ф=КI0,

где К=…лм/мА.

7. Выстройте семейство ВАХ фотодиода I=f(U) при Ф=const, сопрягая обратные ветви и прямые семейства, соответствующие однообразным значениям светового потока Ф.

На семействе ВАХ фотодиодному режиму работы фотодиода соответствует область «обратное напряжение- обратный ток» (III квадрант).

8. Для фотодиодного режима выберите значения напряжения Uобр1 и графически выстройте световую чёрта фотодиода IФ=f(Ф) при Uобр=Uобр1 ,

где IФ –фототок через фотодиод, совпадающий по направлению с Iобр.

9. Для выбранной рабочей точки на световой чёрте вычислите токовую чувствительность фотодиода S=IФ/Ф, мА/дм.

На семействе ВАХ фотогальваническому режиму работы фотодиода соответствует область «прямое напряжение – обратный ток» (IV квадрант).

10. Для фотогальванического режима по ВАХ графически измерьте значения тока напряжения и короткого замыкания холостого хода фотодиода для разных значений светового потока и выстройте графики зависимостей Iкз=f(Ф) и Uхх=f(Ф).

11. Для кривой семейства ВАХ, соответствующей большому световому потоку, вычислите положение оптимальной рабочей точки фотодиода. Критерием оптимальности есть большая мощность, отдаваемая фотодиодом в нагрузку в фотогальваническом режиме.

12. Для оптимальной рабочей точки вычислите оптимальное сопротивление нагрузки Rн опт и большую мощность, отдаваемую в нагрузку Rмакс . В этом случае оптимальное сопротивление нагрузки должно быть равняется внутреннему сопротивлению источника электроэнергии. Вычислите по ВАХ сопротивление базы и сравните с Rн опт .

Порядок исполнения работы

Для исполнения работы предлагается электрическая схема, продемонстрированная на Рис. 18.

Рис. 18

1. На приборе CHARACTERISCOPE-Z установите ручки управления в следующие положения:

• тумблер “OFF” в нейтральное положение;
• тумблер “HOR.VOLTS” в положение “0,5V”;
• тумблер “VERT.CURRENT” в положение “1 — 5мА”;
• тумблер “COLLECTOR SUPPLY” в положение «+АС»
• тумблер “BASE STEPS” в положение “6”;
• тумблер ”STEP POL” в положение “+”;
• кнопка “ONE CURVE” отжата;
• тумблер “STEP AMPLITUDE” в положение “50мкА…0,5 мА”.

2. Включите питание прибора ручкой “SCALE ILLUM” и установите эргономичный уровень освещенности шкалы. Время прогрева прибора — не меньше 5 мин..

3. По окончании прогрева ручками “VERT.POS” и “HOR.POS” установите эргономичное положение начала координат ВАХ на экране прибора.

4. Тумблером “OFF” подключите фототранзистор и светоизлучатель к прибору.

5. Тумблерами “VERT CARRENT” и “STEP AMPLITUDE” установите эргономичный масштаб ВАХ по вертикали, соответствующий чувствительности исследуемого фототранзистора. Ручкой “OFSET” совместите нижнюю кривую семейства ВАХ с горизонтальной осью (с точностью до величины теплового тока фототранзистора). Значение тока через светоизлучатель Iс будет задаваться с шагом, соответствующим положению тумблера “STEP AMPLITUDE”. Световой поток светоизлучателя

Ф=КIСВ,

где К=…лм/мА.

6. Выстройте семейство ВАХ фототранзистора как зависимость коллекторного тока выходного транзистора от напряжения между его эмиттером и коллектором для разных значений светового потока, т.е. IК=f(UКЭ) при Ф=const.

7. По семейству ВАХ для выбранного значения напряжения UКЭ1 графически выстройте световую чёрта фототранзистора IК=f(Ф) при UКЭ=UКЭ1.

8. Для выбранной рабочей точки на световой чёрте вычислите токовую чувствительность фототранзистора S=IФ/Ф мА/дм.

Оптическим каналом

Базой лабораторной установки есть серийный прибор CHARACTERISCOPE Z, разрешающий изучить характеристики и параметры устройств (см. п.3.3.1)

Порядок исполнения работы

Для исполнения работы предлагается электрическая схема (рис. 19.)

Рис. 19

Оптопара имеет открытый канал, применяя что, возможно осуществить управляемую оптическую обратную связь между фотоприемником и излучателем. Такое управление, например, возможно осуществить, накладывая на оптический канал экраны с разной поверхностью.

1. Взять семейство ВАХ оптопары при открытом оптическом канале. (см.п. 3.1).

2. Взять семейство ВАХ для экранов различного цвета (тёмный, белый, зеркальный и т.д.)

3. Зарисовать разные ВАХ в одном масштабе.

4. Сделать выводы о влиянии поглощения экранов на чертей оптопары.

Контрольные вопросы

1.Виды оптоэлектронных пар.

2.Назвать и растолковать преимущества и недочёты оптопар.

3.Принцип работы фотодинистора.

4.Принцип работы фототранзистора.

5.Источники излучения в оптопарах.

6.Как происходит стирание и запись информации на оптическом диске?

7.Какие конкретно функции делает оптоэлектрический процессор?

8.Что такое ассоциативное оптическое ЗУ?

9.Функциональные возможности оптронов.

10.Датчики на базе оптронов.

Перечень литературы

1. Щука А.А. Функциональная электроника.-М.: МиРЭА,1999.

2. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника -М.: Радио и сообщение, 1989.

3. Ефимов И.С., Козырь А.Д. Микроэлектроника -М.: Высш. шк., 1987.

Изучение процессов в полупроводниковом фотоприемнике

Цель работы:изучение главных физических закономерностей, определяющих особенности фотоприемников. Изучение вольт-амперных, спектральных и инерционных черт фотоприемников.

Полупроводниковый диод

Интересные записи:

• Исследование принципов работы различных типов триггеров
• Исследования рентгеновских лучей
• Источники финансирования: опыт сша
• Исследование биполярного транзистора