3. Контрольные вопросы

1. Поясните различия в пороговых напряжениях полупроводникового светодиода и обычного кремниевого выпрямительного диода. Чем обусловлены эти отличия?

2. Перечислите основные параметры светодиодов и лазеров.

3. Поясните механизм возникновения когерентного излучения в полупроводниковом лазере. Чем определяется величина порогового тока?

4. Прокомментируйте основные участки излучательных характеристик исследованных в лабораторной работе приборов.

5. Перечислите основные механизмы потерь в полупроводниковых излучателях.

6. Перечислите основные конструкции полупроводниковых светодиодов.

Лабораторная работа №2 изучение свойств полупроводниковых фотодиодов

1. Цель и задачи работы

Целью работы является исследование основных физических закономерностей, опреде­ляющих свойства и параметры полупроводниковых фотодиодов.

Задачи работы:

1. Снятие вольт–амперных характеристик фотодиода.

2. Определение световых и спектральных характеристик исследуемых при­боров.

3. Выбор оптимального режима работы фотодиода.

4. Определение времени жизни неосновных носителей заряда базы фотодиода.

Продолжительность работы – 6 часов.

2. Описание стенда

Питание установки осуществляется от сети переменного напряжения 220 В. На рис. 3 и рис. 4 изображены управляющие панели стенда.

Рис. 3. Передняя управляющая панель стенда

Тумблер К1 служит для подачи на стенд питающего напряжения. Тумблер К2 позволяет использовать в работе разные наборы резисторов. В зависимости от его положения выбирается 1-й или 2-й комплекты. Галетные переключатели ГП1 и ГП2 выбирают сопротивление из 1-го и 2-го комплектов соответственно. Значения выбираемых сопротивлений нанесены на стенде. Тумблер К3 выбирает между фотодиодным режимом (при подаче обратного напряжения) и фотогальваническим (без приложения напряжения). В левом положении диод работает в фотогальваническом режиме, а в правом – в фотодиодном режиме. Тумблер К4 выбирает способ снятия ВАХ: по точкам (крайнее верхнее положение) и с использованием осциллографа (крайнее нижнее положение).

Рис. 4. Верхняя управляющая панель стенда

Светодиод, в левом нижнем углу, служит для индикации подачи питания на установку. Клеммы Напряжение и Ток позволяют снимать значения напряжения на исследуемом образце и ток через него в зависимости от подключенного сопротивления из комплекта. Клеммы X подключаются ко входу внешней развертки осциллографа. Клеммы Y подключаются к обычному входу осциллографа. Оптическая система стенда состоит из двух частей. Первая часть предназначена для снятия статических характеристик фотоприемников. В ее состав входят осве­титель 1 и колодка для подключения фотоприбора 5, смонтированные на оптиче­ской скамье. Освещенность меняется путем изменения расстояния между фото­приемником и источником света, величину которого можно оценивать по линейке, расположенной вдоль шасси.

3. Порядок выполнения работы

1. Снять семейство ВАХ фотодиода при трех различных положениях исследуемого образца относительно источника освещения (по заданию преподавателя). Результаты свести в табл. 3.

Таблица 3

Форма таблицы для результатов эксперимента п. 1

№, п/п	Сопротивление нагрузки, Ом	Напряжение фотодиода, мВ	Ток фотодиода, мкА

2. Снять световую характеристику фотодиода в фотодиодном режиме при постоянном сопротивлении нагрузки (по заданию преподавателя). Результаты свести в табл. 4.

3. Снять световую характеристику фотодиода в фотогальваническом режиме при постоянном сопротивлении нагрузки (по заданию преподавателя). Результаты свести в табл. 4.

Таблица 4

Форма таблицы для результатов экспериментов п. 2, п. 3

№, п/п	Расстояние от источника освещения, см	Напряжение или ток фотодиода (в зависимости от исследуемого режима), мА или В	Сопротивление нагрузки, Ом

4. Определить оптимальное сопротивление нагрузки фотодиода для обеспечения максимального КПД.

5. Снять спектральную характеристику фотодиода в фото­диодном режиме, используя светофильтры. Результаты свести в табл. 5.

Таблица 5

Форма таблицы для результатов экспериментов п. 5

№, п/п	Длина волны, мкм	Ток фотодиода, мкА

6. Вычислить статическую вольтовою чувствительность фотодиода в фотогальваническом режиме по данным п. 3, где r – расстояние до источника освещения.

7. Вычислить статическую токовую чувствительность фотодиода в фотодиодном режиме по данным п. 3, где r – расстояние до источника освещения.

8. Составить отчет.