Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Инженерная школа энергетики
Отделение электроэнергетики и электротехники
Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
«Определение основных характеристик оптопар»
Лабораторная работа №5
по дисциплине:
Электроника 1.1
Выполнил: :
|
|
||||
студент гр. 5А03 |
|
|
Шкарпетин А.С. |
|
03.12.2022 |
|
|
|
|
|
|
Проверил:
|
|
||||
доцент ОЭЭ ИШЭ |
|
|
Воронина Н.А. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Томск – 2022
Цель работы:
Изучение основных свойств оптопар и определение их характеристик.
Оборудование:
Источник питания, источник сигнала, осциллограф, выпрямительный диод, биполярный транзистор, потенциометр, резистор, конденсатор, мультиметр.
Исследуемые схемы:
Условные обозначения и принципиальные схемы оптопар, исследуемых в данной работе приведены на рисунках 1-6.
Рис. 1 Условно-графические обозначения различных типов оптопар
Рис. 2 Принципиальная схема резисторной оптопары
Рис. 3 Принципиальная схема диодной оптопары в фотогенераторном режиме
Рис. 4 Принципиальная схема диодной оптопары в фотодиодном режиме
Рис. 5 Принципиальная схема транзисторной оптопары
Рис. 6 Принципиальная схема симисторной оптопары
Результаты исследований:
Опыт 1. Регистрация характеристики RВЫХ = f(IВХ) резисторной оптопары ОЭП13.
В данном опыте, изменяя входной ток регулятором напряжения, мы проследили за изменением сопротивления фоторезистора. Полученные данные занесены в таблицу 1.
Таблица 1
RВЫХ, Ом |
108 |
107 |
106 |
105 |
104 |
103 |
102 |
IВХ, мА |
8,4 |
8,9 |
8,2 |
8,8 |
10,5 |
16,4 |
20,9 |
Введём вдоль оси RВЫХ логарифмический масштаб и построим зависимость IВХ = f(RВЫХ):
Рис. 7 График зависимости входного тока резисторной оптопары от выходного сопротивления
Вывод: c ростом выходного сопротивления входной ток нелинейно убывает.
Опыт 2. Регистрация характеристик диодной оптопары ЗОД101Б в
фотогенераторном режиме.
В таблице 2 представлена зависимость выходного напряжения диодной оптопары от входного тока в фотогенераторном режиме.
Таблица 2
IВХ, мА |
0 |
0,5 |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
UВЫХ, В |
0 |
-0,6 |
-0,59 |
0,2 |
0,4 |
0,46 |
0,48 |
0,49 |
0,5 |
Рис. 8 Зависимость выходного напряжения от входного тока диодной оптопары в фотогенераторном режиме
Вывод: вольтамперная характеристика диодной оптопары в фотогенераторном режиме по форме схожа с ВАХ p-n-перехода.
Опыт 3. Регистрация характеристики диодной оптопары ЗОД101Б в фотодиодном режиме.
В таблице 3 представлена зависимость выходного тока от входного диодной оптопары в фотодиодном режиме.
Таблица 3
IВХ, мА |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
IВЫХ, мА |
0 |
0,01 |
0,029 |
0,071 |
0,113 |
0,154 |
0,194 |
Рис. 9 График зависимости выходного тока от входного диодной оптопары в фотодиодном режиме
Вывод: зависимость входного тока от выходного в фотодиодном режиме линейная.
Опыт 4. Регистрация характеристики транзисторной оптопары.
В таблице 4 представлены данные зависимости выходного тока от входного транзисторной оптопары.
IВХ, мА |
0,3 |
0,35 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
0,7 |
0,75 |
0,8 |
IВЫХ, мА |
0,017 |
0,024 |
0,031 |
0,042 |
0,05 |
0,061 |
0,073 |
0,088 |
0,103 |
0,123 |
0,189 |
Таблица 4
Рис. 10 График зависимости выходного тока от входного тока транзисторной оптопары
Вывод: характеристика фототранзистора идентична характеристике биполярного транзистора.
Опыт 5. Регистрация характеристики тиристорной оптопары МОС3010.
В таблице 5 приведены данные открывающего тока управления и остаточного напряжения тиристорной оптопары при прямой и обратной полярности питания.
Таблица 5
Питание нагрузки U, В |
Остаточное напряжение Uост, В |
Остаточный ток управления, Iоткр.у., мА |
+15 |
1,42 |
2,18 |
-15 |
-1,4 |
-2,27 |
Вывод: Iоткр.у=2,18 - ток, зафиксированный в момент включения лампы, после достижения этого значения, остаточное напряжение не изменяется, симистор перешел в открытое состояние и при уменьшении тока управления не выключится. Далее при обратной полярности можно наблюдать те же значения тока управления и остаточного напряжения, разница в этих измерениях возникает из-за погрешности лабораторного оборудования.
Вывод: в данной лабораторной работе с помощью экспериментов были установлены основные свойства оптопар и определены и построены их характеристики. Говоря о резисторной оптопаре, по ее характеристики видно из закона Ома, что с увеличением выходного сопротивления входной ток уменьшается. Вольтамперная характеристика диодной оптопары в фотогенераторном режиме сильно похожа на вольтамперную характеристику обычного p-n-перехода. В фотодиодном же режиме мы наблюдаем линейную зависимость выходного тока от входного, которая очень похожа на характеристику фототранзистора. Характеристика же фототранзистора идентична характеристике биполярного транзистора. Но если говорить о разнице между фототранзисторами и фотодиодами, то первые имеют большую интегральную чувствительность благодаря усилению фототока. Симисторная оптопара при прямой и обратной полярности имеет одинаковые значения тока управления и остаточного напряжения.