3. Программа и указания к выполнению работы

3.1. Ознакомиться с основными справочными данными следующих оптоэлектронных приборов: фоторезистора – ФСК-6; фотодиода – ФД-27К; светодиода – АЛ307АМ: оптрона – АОД101Б. Выписать справочные данные исследуемых приборов.

3.2. Собрать схему согласно рис. 3.1. Снять семейство вольт-амперных характеристик фоторезистора при различных напряжениях накала лампочки источника света. Перед снятием темновой характеристики ( = 0) следует выключить источник Е1 и выдержать фоторезистор в темноте в течение одной-двух минут. При снятии семейства напряжение накала лампы должно иметь следующие фиксированные значения: = 10 В; = 15 В; = 20 В; = 25 В.

При максимальном напряжении накала измерить ток накала лампы.

3.3. Собрать схему для исследования фотодиода (рис. 3.2). Снять прямые и обратные ветви ВАХ фотодиода при = 0 , 10, 15, 20, 25 В. После снятия семейства ВАХ отключить источник анодного напряжения и соединить резистор 1,5 кОм с анодом фотодиода, как показано на рис. 3.2 пунктиром. При напряжении накала лампочки н = 25 В измерить напряжение на резисторе и ток через него.

3.4. Собрать схему, представленную на рис. 3.3. Снять вольт-амперную характеристику светодиода, визуально контролируя яркость свечения в зависимости от тока.

3.5. Собрать схему согласно рис. 3.4 и снять передаточную характеристику оптрона: .

Рис. 3.1

Рис. 3.2

Рис. 3.3

Рис. 3.4

4. Содержание отчета

4.1. Привести основные справочные данные исследуемых приборов, схемы измерений и таблицы полученных экспериментальных данных.

4.2. По данным, полученным в результате выполнения пункта программы 3.2, построить семейство вольт-амперных фоторезистора при различных уровнях освещенности. Оценить световой поток, падающий на фоторезистор при напряжении накала лампы = 25 В. Оценку светового потока, падающего на фотоприемник, можно произвести следующим образом. Известно, что вблизи номинального напряжения накала (номинальной температуры) лампа накаливания дает силу света примерно одну канделу (1 кд) на каждый ватт электрической мощности. Таким образом, сила света лампы накаливания равна: [кд], где – мощность лампы, [Вт]. Сила света – это количество света, излучаемого источником в телесный единичный угол. Следовательно, световой поток равен: [лм], где – телесный угол, стягиваемый фотоприемником. Телесный угол можно определить, зная площадь фотоприемника и расстояние между источником света и фотоприемником :

.

В нашем случае расстояние между лампой (ее нитью накала) и фотоприемником составляет 20 мм.

Далее с учетом полученного значения светового потока необходимо определить удельную интегральную чувствительность и сравнить со справочными данными. Рассчитать темновое сопротивление и сопротивление при максимальной освещенности, определить кратность изменения сопротивления.

4.3. На основе данных пункта 3.3 построить семейство ВАХ фотодиода при различной освещенности фотоприемника. Определить световой поток при напряжении накала лампы = 25 В и вычислить интегральную чувствительность фотодиода при работе в фотодиодном режиме.

Для максимального напряжения накала ( = 25 В) построить в более крупном масштабе участок ВАХ, соответствующий работе фотодиода в фотогальваническом режиме и определить напряжение холостого хода и ток короткого замыкания. Нанести на график экспериментальную точку, соответствующую сопротивлению нагрузки

1,5 кОм. На этом же графике построить кривую отдаваемой мощности в зависимости от тока нагрузки. Определить оптимальное напряжение и ток, при котором фотодиод отдает в нагрузку максимальную мощность. Вычислить какую мощность имела бы батарея из элементов ФД-27К площадью в 1 м .

4.4. С учетом данных пункта 3.4 программы построить вольт-амперную характеристику светодиода.

4.5. По результатам выполнения пункта 3.5 программы построить передаточную характеристику оптрона АОД101Б, определить коэффициент передачи по току ( ) в процентах и сравнить со справочными данными.