Оптоэлектронды құралдардың жалпы сипаттамасы
жүктеу/скачать 81,45 Kb.
|
оптрондар
1-2 зертханалық жұмыс (1), 20261943-b8bc-4961-a11e-3b3fb1e152a6-Ғылыми-педагогикалық-зерттеулер-әдістемесі-592654
|
Оптоэлектронды құралдардың жалпы сипаттамасы Оптоэлектронды құралдар деп - көрінетін инфрақызыл және ультракүлгін аймағындағы электромагитті сәулеге сезімді құралдарды, сонымен қатар осы сәулені өндіретін және шығаратын құралдарды атайды. Көрінетін инфрақызыл және ультракүлгін аймағындағы сәулелерді спектрдің оптикалық диапазонына жатқызамыз. Әдетте, көрсетілген диапазонға 0,5Ч1012- Гц-тен 5Ч1017 Гц-ке дейінгі жиілікке сәйкес ұзындығы 1 нм-дан 1 мм-ға дейінгі электромагнитті толқындарды жатқызады. Кейде тар жиілік диапазоны-10 нм-дан 0,1 мм-ға дейінгі (5Ч1012-5Ч1016 Гц) айтылады. Көрінетін диапазонға 0,35 мкм-нан 0,78 мкм-ға дейінгі (жиілігі 1015 Гц төмен немесе жуық) толқын ұзындықтары сәйкес. Іс жүзінде сәулелену көзі (сәулелендіргіш), сәулеленуді қабылдау (фотоқабылдағыш) және оптрондар (оптожұптар) кеңінен қолданылады. Құрылысы бойынша жұқарланған және бір корпусқа орналастырылған шығу көзі бар сәулеленуді қабылдағыш оптрон құралы деп атайды. Сәуле шығару көзінің ең көп тарағаны - сәуледиод және лазер, ал қабылдағыштан ең көп тарағаны - фоторезистор, фотодиод, фототранзистор және фототристор. Сәуледиод-фотодиод, сәуледиод-фототранзистор, сәуледиод, фототиристор жұптарын қолданатын оптрондар кеңінен қолданылады. Оптоэлектронды құралдардың негізгі артықшылықтары: қолданылатын жиіліктің үлкен мәндері болып табылатын, оптикалық каналдардың хабар берудегі үлкен ақпараттың сыйымдылығы; сәуле шығаруды қабылдағыш және шығу көздерінің толық гальваникалық шешулері; сәуле шығаруды қабылдағыштың шығу көзіне (ақпарат ағындарының бір бағыттылығы) әсерінің болмауы; электрмагниттік өрісті (жоғарғы бөгеуқорғағыштығы) оптикалық каналдардың қабылдамауында. Фоторезистор Фоторезистор деп жартылай өткізгішті резисторды атайды, оның кедергісі оптикалық диапазон спектріндегі электрмагнитті сәуле шығаруға сезгішті. 2.43-сурет. Фоторезистордың схематикалық құрылымының бейнелеуі (а) және оның графикалық белгіленуі (ә) Жартылай өткізгішке құлайтын фотондар ағыны өткізгіштікті ұлғайтатын (кедергіні төмендететін) электрон-саңылау жұптарының пайда болуын шақырады. Бұл қүбылысты ішкі фотоэффект (фотоөткізгіштік эффектісі) деп атайды. Фоторезисторлар резисторға берілген кернеу кезіндегі В жарықтануға і токтын, тәуелділігімен сипатталады, ол люкс-амперлік сипаттама. 2.44-сурет. ФСК-Г7 түрдегі фото резистордың люкс-амперлік сипаттамасы Фоторезисторлардың жиі қолданылатын параметрлері: - номиналды (сәулелену ағынның жоқ кезіндегі) қараңғылық кедергісі (ФСК-Г7 үшін бүл кедергі 5MOΜ тең); - интегралды сезгіштік. Интегралды сезгіштік S анықталады: Ф S ꞊ ̶ Ф мұнда Іф - фототок (ол жарықтандырудағы ток пен жарықтандырусыз токтың айырмасы); Ф - түсті ағын. ФСК-Г7 фоторезисторы үшін «S = 0,7 А/лм. Фотодиод Фотодиодтың қондырғыларын жөне негізгі физикалық процестерін, сипаттамаларын, параметрлерін қарастырамыз. Қондырғысы және негізгі физикалық параметрлері. 2.45-сурет. Фотодиодтың қысқартылган құрылымы (а) және оның шартты графикалық белгіленуі (ә) Фотодиодта ағатын физикалық процестер жарық диодында ағатын процеске кері сипаттамада болады. Фотодиодтағы негізгі физикалық құбылыс болып р-п өту аймағындағы электрон-кемтік жұп генерациясы болып табылады. р-п өтуіндегі электрлік өріс электродтар мен кемтіктерді бөледі. Жылдамдату өрісіндегі негізгі емес та-сымалдаушылар өтуден осы өріс арқылы шығарылады. Негізгі тасымалдаушылар өріс арқылы өздерінің өткізу аймағында ұсталынып қалады. Электрон - кемтік жұп генерациясы кері кернеудің болуында және ажыратылған тізбекте анод пен катод арасында иак кернеуінің пайда болуынан диодтың кері тогін өсіреді. Электрон-кемтік бөлінудегі орындалған ескертпеге сәйкес, иак >0 (кемтік анодқа өтеді, ал электрондар катодқа өтеді). Сипаттамалары мен параметрлері. Фотодиодты әр түрлі жарық ағынына (жарық ағыны лм - люменмен өлшенеді) немесе әр түрлі жарықтандыруға (жарықтандыру лк -люкспен өлшенеді) сәйкес вольт-амперлік сипаттама тобымен сипаттау тиімді. 2.46-сурет. Фотодиодтың вольт-амперлік сипаттамасы Бастапқыда жарық ағыны нөлге тең делік, сонда фотодиодтың вольт-амперлік сипаттамасы қарапайым диодтың сипаттамасын қайталайды. Егер жарық ағыны нөлге тең болмаса, онда фотондар р-п өту аймағына өтіп электрон-кемтік генерация жұбын шакырады. Электрод тасымалдаушылары р-n өтуіндегі электрлік өрістің әсерінен электродқа жылжиды (кемтіктер - р қабатындағы электродқа, ал электрондар - п қабатындағы электродқа). Шешімінде электродтар арасында кернеу Пайда болады. Ол жарық ағыны өскен сайын өсіп отыра- ды. Анод-катодтың оң кернеуінде диод тогы теріс болуы мүмкін (сипаттаманың төртінші квадраты). Сол себептен құрал қолданылмайды, бірақ энергияны өңдейді. Іс жүзінде фотодиодтар фотогенератор режимінде (фото-гальваникалық режим, вентильді режим) және фототүрлендіргіш режимінде (фотодиодты режим) қолданылады. Фотогенератор режимі и > 0 жене і < 0 болғанда орын алады (төртінші квадрат). Сол себептен диод ішкі тізбекке (иЧі < 0) энергия береді. Бұл режимде күн элементтері жұмыс істейді. Қазіргі уақытта күн элементтерінің пайдалы әсер коэффициенті 20% -ға жетеді. Фототүрлендіргіш режимі и < 0 және і < 0 (үшінші квадрат) қатынасына сәйкес. Бұл режимде фотодиод тізбегінде сыртқы кернеу көзі бар энергияны (и-і > 0) пайдаланады. 2.47-сурет. Фотодиодты қосу схемасы Бұл режимнің графикалық анализі қарапайым диодтағы сияқты сызықты жүктемені қолдану арқылы орындалады. Сипаттаманы бірінші квадратта белгілейді. 2.48-сурет. Фотодиодтың волът-амперлік сипаттамасы фотодиодтар фоторезистормен салыстырғанда өте шапшаңдыкты құрал болып есептеледі. Олар 107-1010 жиілігінде жұмыс істейді. Фотодиод жарықдиод-фото-диод оптожұбында жиі қолданылады. Бұл жағдайда (Фотодиодтың әр түрлі сипаттамалары жарықдиодтың әр түрлі тогына (әр түрлі жарық ағындарын құрайтын) сәйкес. 2.49-сурет. а) АОДП2А оптожұбына кіретін жүктеу/скачать 81,45 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|