У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Варианты и типы фотоприемников Вариант Тип фотоприемника ФП

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-30

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 4.4.2025

Задача № 1

Изобразить структуру фотоприемника. Изобразить ВАХ фото-приемника. Дать определение основным параметрам. Пояснить принцип работы фотоприемника.

Таблица 1. Варианты и типы фотоприемников

Вариант

Тип фотоприемника (ФП)

0

Фотодиод на основе  р-n перехода

Решение:

Фотодиоды с p–n структурой

Структура фотодиода

         Простейший фотодиод представляет собой обычный полупроводниковый диод, в котором обеспечивается возможность воздействия оптического излучения на р–n-переход. В равновесном состоянии, когда поток излучения полностью отсутствует, концентрация носителей, распределение потенциала и энергетическая зонная диаграмма фотодиода полностью соответствуют обычной p-n-структуре. При воздействии излучения в направлении, перпендикулярном плоскости p-n-перехода, в результате поглощения фотонов с энергией, большей, чем ширина запрещенной зоны, в n-области возникают электронно-дырочные пары. Эти электроны и дырки называют фотоносителями. При диффузии фотоносителей в глубь n-области основная доля электронов и дырок не успевает рекомбинировать и доходит до границы p–n-перехода. Здесь фотоносители разделяются электрическим полем p–n-перехода, причем дырки переходят в p-область, а электроны не могут преодолеть поле перехода и скапливаются у границы p–n-перехода и n-области.

         Таким образом, ток через p–n-переход обусловлен дрейфом неосновных носителей – дырок. Дрейфовый ток фотоносителей называетсяфототоком.

Фотоносители – дырки заряжают p-область положительно относительно n-области, а фотоносители – электроны – n-область отрицательно по отношению к p-области. Возникающая разность потенциалов называется фотоЭДС Eф. Генерируемый ток в фотодиоде – обратный, он направлен от катода к аноду, причем его величина тем больше, чем больше освещенность.

        Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов – без внешнего источника электрической энергии (режим фотогенератора) либо с внешним источником электрической энергии (режим фотопреобразователя). Фотодиоды, работающие в режиме фотогенератора, часто применяют в качестве источников питания, преобразующих энергию солнечного излучения в электрическую.

        При работе фотодиода в фотопреобразовательном режиме источник питания Е включается в цепь в запирающем направлении (рис. 1, а). Используются обратные ветви ВАХ фотодиода при различных освещенностях (рис. 1,б). 

Рис. 1. Схема включения фотодиода в фотопреобразовательном режиме: а - схема включения, б - ВАХ фотодиода

     Ток и напряжение на нагрузочном резисторе Rн могут быть определены графически по точкам пересечения ВАХ фотодиода и линии нагрузки, соответствующей сопротивлению резистора Rн. При отсутствии освещенности фотодиод работает в режиме обычного диода. Темновой ток у германиевых фотодиодов равен 10 - 30 мкА, у кремниевых 1 - 3 мкА.

    Если в фотодиодах использовать обратимый электрический пробой, сопровождающийся лавинным умножением носителей заряда, как в полупроводниковых стабилитронах, то фототок, а следовательно, и чувствительность значительно возрастут. Чувствительность лавинных фотодиодов может быть на несколько порядков больше, чем у обычных фотодиодов (у германиевых – в 200 – 300 раз, у кремниевых – в 104 – 106 раз).

Лавинные фотодиоды являются быстродействующими фотоэлектрическими приборами, их частотный диапазон может достигать 10 ГГц. Недостатком лавинных фотодиодов является более высокий уровень шумов по сравнению с обычными фотодиодами. 

   Конструкция фототранзистора подобна обычному транзистору, у которого в корпусе имеется окошко, через которое может освещаться база. УГО фототранзистора – транзистор с двумя стрелками, направленными к нему.

  Светодиоды и фотодиоды часто используются в паре. При этом они помещаются в один корпус таким образом, чтобы светочувствительная площадка фотодиода располагалась напротив излучающей площадки светодиода. Полупроводниковые приборы, использующие пары «светодиод – фотодиод», называются оптронами (рис. 3).

Рис. 3. Оптрон: 1 – светодиод, 2 – фотодиод

Входные и выходные цепи в таких приборах оказываются электрически никак не связанными, поскольку передача сигнала осуществляется через оптическое излучение.

 

Задача № 2

Определить длинноволновую границу фотоэффекта гр и фоточувствительность приемника. Изобразить вид спектральной характеристики фотоприемника и указать на ней гр.

Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 2.

                                                               Таблица 2. Варианты и данные фотоприемников

Вариант

Тип ПП материала

Квантовая эффективность,   

Ширина запрещенной зоны W, эВ

0

Ge

0,2

0,6

Решение:

Определим длину волны, выше которой излучение перестает существовать:

Определим фоточувствительность Sф :

где - длина волны фотона, мкм; Iф - фототок, А; Фе - поток излучения, Вт.

Рис.8. Спектральная характеристика фотоприемника

Задача №3

Изобразить принципиальную схему включения семисегментного полупроводникового индикатора. Описать принцип действия индикатора. Указать какой цифровой код и состояния выходов дешифратора соответствуют индикации цифры, соответствующей последней цифре Вашего (пароля). Результаты оформить в виде таблицы истинности.

Рис.9. Принципиальная схема включения семисегментного полупроводникового индикатора

Решение:

Все знаковые индикаторы подключаются к цифровым устройствам через дешифраторы, при увеличении числа светящихся точек быстро возрастает разрядность дешифратора, поэтому индикаторные элементы матричных панелей подключаются к дешифраторам через адресные шины. При отображении буквенно — цифровой информации используется дешифратор и блок ПЗУ. Дешифратор преобразует код цифры или буквы в двумерный код описывающий графическое изображение знака. ПЗУ хранит информацию о конфигурации всех отображаемых знаков в виде двумерных кодов.

Управляются матричные панели 2 способами:

1. Статическим

2. Динамическим.

При статическом способе управляющее устройство находит адреса светящихся точек и подключает соответствующие провода к источнику питания, выбранные элементы излучают свет до смены изображения, такой способ удобен для индикации результатов измерений (данных графика и т. д.).

При динамическом способе отображается подвижные изображения. Отдельные ячейки панели возбуждаются импульсным источником и излучают свет в течение короткого интервала времени. Все изображение получается путем многократного возбуждения.

Рис.10. Семисегментный шрифт: таблица истинности для СД.

Таблица 3. Входной двоичный код и состояния выходов дешифратора.

Номер варианта

Входной код

Состояние выходов дешифратора

23

22

21

20

А

В

С

D

Е

F

G

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

Задача № 4

Изобразить схему включения светодиода, с указанием полярности включения источника питания Uпит и номинала ограничительного сопротивления Rогр . Рассчитать какую силу света обеспечивает светодиод, при заданных Uпит и Rогр. Определить длину волны соответствующую максимуму спектрального распределения. Исходные данные Вашего варианта указаны в табл. 4.

Таблица 4. Варианты и исходные данные задачи №4

№ варианта

Тип светодиода

Напряжение питания Uпит, В

Номинал ограничительного сопротивления, Ом

0

АЛ102В

5

510

Электрические и световые справочные параметры

при Токр= 25 С:

Сила света, не менее:

АЛ102В …………………………………………….………….….…..0,2 мкд

Цвет свечения:

АЛ102В ………………………………………………………….….зеленый

Максимум спектрального распределения излучения на длине волны:

АЛ102В ……………………………………………………………0,53 мкм

Рис.11. Схема включения светодиода

Для того чтобы определить какую силу света обеспечивает светодиод, при  заданных  Uпит  и  Rогр , необходимо найти Iпр сид . Для этого построим линию нагрузки : при  Iпр сид =0, Uпр сид=Uпит=5В,  

при U пр сид = 0 Iпр сид = Uпит/Rогр= 5/510 = 9,8 мА

Рис.12. Вольт-амперная характеристика (зона разброса и усредненная кривая)

Найдем  Iпр сид при  заданных  Uпит  и  Rогр :

Iпр сид  = (Uпит U пр сид )/Rогр= (5 – 1,9 )/510 = 6,08 мА

По зависимости силы света I0 = F(Iпрсид) определим какую силу света обеспечивает светодиод

Рис.13. Зависимость силы света в относительных единицах от прямого тока

Сила света I0 = 0,4 мкд (что соответствует справочному параметру – не менее 0,2мкд при Токр= 25С)

Рис. 14. Спектры излучения светодиодов 1-красного, 2-зеленого цвета свечения

Поскольку у АЛ102В цвет свечения зеленый, по графику 2 вычисляем длину волны, соответствующую максимуму спектрального распределения:  λ=0,53 мкм, что полностью совпадает со справочным параметром.


Министерство  Российской Федерации по связи информатизации

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и              Информатики

“Физические основы оптоэлектроники”

Контрольная работа

по предмету «Устройства оптоэлектроники»

Факультет ЗО

Студент группы: ЗМ-21

Брютова И.И

Преподаватель: Игнатов А.Н

 

Новосибирск  2014

Список литературы:

  1.   Методические указания и контрольные задания. Игнатов А.Н. Новосибирск 2001.
  2.  Физические основы квантовой электроники и оптоэлектроники. Пихтин А.Н,1988
  3.  Основы оптоэлектроники.Приборы для фотонной связи и их применение. 1992
  4.  Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Аксенов А.И 1984




1. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата юридичних наук Харків ~1
2. Размер поля- Размер площадки для игры в зимний футбол составляет от 30 до 40 метров в длину и от 15 до 25 метров.html
3. тема управления складскими процессами
4. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук ІваноФранківс
5. тема имеющая хотя бы одно решение называется совместной
6. СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ
7.  Творческий раздел
8. тема 2Налоговые органы их функции и права 3
9. Павел 1 и масорны
10. двойная запись корреспонденция счетов бухгалтерская проводка