Министерство образования и науки РФ

Марийский государственный технический университет

Исследование оптоэлектронных приборов

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине « Электроника»

Йошкар-Ола,

2011 год

Лабораторная работа № 4

Исследование оптоэлектронных приборов

1. Теоретическая часть.

1.1. Оптопарой называется оптоэлектронный полупроводниковый прибор, содержащий источник и приёмник оптического излучения, которые оптически и конструктивно связаны между собой. Для оптопары как входным, так и выходным параметром является электрический сигнал. Особенностью оптопар (оптронов) является отсутствие гальванической связи между входными и выходными сигналами. В качестве излучателя оптопары могут быть использованы светоизлучающий или инфракрасный диод, электрическая лампочка, или полупроводниковый лазер. В качестве приёмника оптопары находят применение фотоэлектрические приборы: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры.

Рис. 1. Условное обозначение оптопар: а) резистивная оптопара, б) диодная оптопара, в) транзисторная оптопара, г) тиристорная оптопара

1.2. Резистивные оптопары.

В резистивной оптопаре в качестве фотоприёмного элемента используется фоторезистор. Фоторезистор и фотоизлучатель объединены внутри корпуса оптопары оптически прозрачной средой с большим сопротивлением изоляции. Резистивные оптопары применяются преимущественно для бесконтактной коммутации, для модуляции в делителях напряжения.

Рис. 2. Резистивный оптрон: а) схема ключа, б) схема делителя напряжения

1.3. Диодные оптопары.

В диодной оптопаре в качестве фотоприёмного элемента используется диод на основе кремния. Для описания свойств диодных оптопар обычно используются вольт-амперные характеристики фотодиода (рис.3).

Рис. 3. Вольт-амперные характеристики фотодиода

Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов:

- в режиме фотопреобразователя (U<0, i<0)

- в режиме фотогенератора (U>0). При этом диод отдает энергию во внешнюю цепь. В этом режиме работают солнечные батареи.

Передаточная характеристика Iвых=f(Iвх) (Iвых=f(Ф)) при Un<0 в режиме фотопреобразователя, представляющая собой зависимость выходного тока (обратного) фотодиода от входного, практически линейна в широком диапазоне входного тока.

Передаточная характеристика в фотогенераторном режиме нелинейна. Фото-ЭДС при увеличении входного тока Iвх(Ф) стремится к насыщению и не может превышать контактной разности потенциалов п-р перехода фотодиода, которая составляет 0,5...0,8 В.

Диодные оптопары типа АОД101А...АОД101Д, АОД107А...АОД107В могут быть использованы как в фотодиодном, так и в фотогенераторном режиме. Оптопары АОД102А-1 и ЗОД112А-1 используются только в фотогенераторном режиме.

Диодные оптопары имеют высокое быстродействие, малые темновые токи в выходной цепи и высокое сопротивление гальванической развязки. Они широко применяются в аппаратуре передачи данных, в схемах электронного трансформатора, для гальванической развязки блоков и т.д. (Рис.4)

Рис.4. Применение оптодиодных пар: а) в линиях связи, б) в оптронных ключах , в) в схемах гальванической развязки