Элементы оптоэлектроники Весна 2016
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Лекция 13 Элементы оптоэлектроники (часть 1) 1. Фоторезисторы 2. 2. Фотодиоды 3. 3. Фототранзисторы 1 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фоторезисторы Монокристаллический фоторезистор 2 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фоторезисторы Пленочный фоторезистор 3 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 темновой ток Iт = E / (Rт + Rн), 4 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 световой ток Iс = E / (Rс + Rн). первичный фототок проводимости Iф = Iс – Iт. 5 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Вольт-амперная характеристика фоторезистора 6 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Люкс-амперная характеристика фоторезистора 7 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Спектральная характеристика фоторезистора 8 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Частотная характеристика фоторезистора 9 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Пример внешнего вида фоторезистора а) – для навесного монтажа, б) – для поверхностного монтажа 10 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Основные параметры фоторезисторов Рабочее напряжение Uр – постоянное напряжение, приложенное к фоторезистору, при котором обеспечиваются номинальные параметры при длительной его работе в заданных эксплуатационных условиях. Максимально допустимое напряжение фоторезистора Umax – максимальное значение постоянного напряжения, приложенного к фоторезистору, при котором отклонение его параметров от номинальных значений не превышает указанных пределов при длительной работе в заданных эксплуатационных условиях. 11 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Основные параметры фоторезисторов Темновое сопротивление Rт – сопротивление фоторезистора в отсутствие падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности. Световое сопротивление Rс – сопротивление фоторезистора, измеренное через определенный интервал времени после начала воздействия излучения, создающего на нем освещенность заданного значения. 12 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Основные параметры фоторезисторов Кратность изменения сопротивления KR – отношение темнового сопротивления фоторезистора к сопротивлению при определенном уровне освещенности (световому сопротивлению). Допустимая мощность рассеивания Р– мощность, при которой не наступает необратимых изменений параметров фоторезистора в процессе его эксплуатации. 13 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Основные параметры фоторезисторов Общий ток фоторезистора – ток, состоящий из темнового тока и фототока. Фототок – ток, протекающий через фоторезистор при указанном напряжении на нем, обусловленный только воздействием потока излучения с заданным спектральным распределением. 14 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Основные параметры фоторезисторов Удельная чувствительность – отношение фототока к произведению величины падающего на фоторезистор светового потока на приложенное к нему напряжение, мк. А / (лм · В) К 0 = Iф / (ФU), 15 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Основные параметры фоторезисторов Интегральная чувствительность – произведение удельной чувствительности на предельное рабочее напряжение Sинт = К 0 Umax. Постоянная времени ф – время, в течение которого фототок изменяется на 63%. Постоянная времени характеризует инерционность прибора и влияет на вид его частотной характеристики. 16 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды I=IФ-IS(e. U/ т-1) где IФ=Si·Ф - фототок IS – обратный ток Si - интегральная чувствительность Ф – световой поток 17 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Вольт-амперная характеристика 18 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Режим короткого замыкания U=0 IОБЩ=IФ=Si. Ф Режим холостого хода I=0 Ux=EФ= Tln(1+SИНТФ/I 0) При интенсивном облучении 1<
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Схема включения фотодиода с нагрузкой и построение нагрузочной характеристики 20 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды График напряжения на нагрузке UН=E-UД 21 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Энергетические характеристики IФ U=40 B U=10 B Ф 22 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Частотные характеристики SИНТ 0. 75 f. ГР f 23 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Спектральная характеристика S(λ) 24 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Фотодиоды. Весна 2016 Спектральная характеристика S(λ) 25 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Зависимость чувствительности от угла падения света 26 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Основные параметры - Диапазон длин волн принимаемого излучения; - Интегральная чувствительность Si; - Темновой ток Iт; - Номинальное рабочее напряжение UОБР. НОМ; - Максимально допустимое обратное напряжение UОБР. MAX; - Постоянная времени нарастания фототока Н 27 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Пример внешнего вида фотодиода а) – для навесного монтажа, б) – для поверхностного монтажа 28 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Фотодиоды. Весна 2016 Примеры конструкции p-i-n фотодиод 29 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Примеры конструкции Лавинный фотодиод 30 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фототранзисторы 31 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фототранзисторы 32 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фототранзисторы Выходные характеристики 33 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Структура и схема включения полевого фототранзистора с каналом n-типа 34 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фототранзисторы 35 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Примеры внешнего вида фототранзисторов: а) - для навесного монтажа, б) - для поверхностного монтажа 36 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Параметры фототранзисторов : – интегральная чувствительность; – рабочее напряжение (10 -15 В); – темновой ток (до сотен микроампер); – рабочий ток (до десятков миллиампер); – максимальная допустимая рассеиваемая мощность (до десятков милливатт); – граничная частота. 37 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354
Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Домашнее задание Привести примеры схем устройств с рассмотренными оптоэлектронными приборами 38 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70 -21 -354