Экзаменационный билет № 30

1. Светодиоды: назначение, применение, обозначение на схемах, принцип работы.

Светодиоды. Светодиодом называют полупроводниковый диод с одним электронно-дырочным переходом, в котором происходит непосредственное преобразование электрической энергии в энергию светового излучения (видимого или инфракрасного) за счет рекомбинации электронов и дырок. В обычных диодах процесс рекомбинации заканчивается выделением энергии, которая отдается кристаллической решетке, т. е. превращается в теплоту. Однако у полупроводников, выполненных на основе арсенида галлия, карбида кремния, при рекомбинации происходит излучение света. Характеристики светодиодов. Светодиоды нуждаются в источнике питания с большим внутренним сопротивлением. Для этого последовательно с источником питания включают резистор R₀, в результате ток, проходящий через светодиод, меньше зависит от напряжения питания. Основными характеристиками для светодиодов являются вольт-амперная I_np=f(U), а также зависимость мощности и яркости излучения от прямого тока. Длина световой волны, определяющая цвет свечения, зависит от материала полупроводника и введенных примесей. Так, длина волны излучения приборов из фосфида галлия соответствует зеленому цвету, а введением примесей можно получить более длинно­волновое излучение, которое соответствует желтому и красному цветам.

Основные параметры светодиода. КПД светодиода определяется отношением мощности излучения к электрической мощности, подводимой к диоду, и лежит в пределах 0,1 — 1%. Низкие напряжения (менее 3 В) и малые токи (5—10 мА) обеспечивают совместимость светодиодов с интегральными микросхемами. Это обстоятельство, а также небольшие габариты, высокая надежность, большой срок службы и низкая стоимость делают светодиоды особенно удобными в схемах современных ЭВМ (например, в схемах индикации, системах фотопамяти и др.). Применение. Светодиоды находят примене­ние в индикаторных схе­мах, в вычислительной тех­нике, ядерной радиоэлект­ронике, автоматике, электронных цифровых часах и т. д. Широкое применение получили не отдельные светодиоды, а матрицы светодиодов, позволяющие воспроизводить цифру или букву от Л до Я, применяются в устройствах отображения информации и различных табло. Светодиоды нашли широкое применение в создании нового класса приборов, получивших название оптронов . Характеристики и параметры фотоэлементов.

- световая характеристика.

ВАХ Вакуумного ФЭ: а) и газонаполненного б)

Спектральная характеристика ФЭ. 1 - сурьмяно-цезиевый фотокатод; 2 - а кислородно-цезиевый . сурьмяно-цезиевый фотокатод обладает наибольшей чувствительностью к длинам волн порядка 0,4—0,5 мкм, что соответствует голубому и зеленому свету, а кислородно-цезиевый —красному свету (длина волны в пределах 0,8 мкм).

Параметры ФЭ: Основным параметром фотоэлементов является чувствительность. Различают чувствительность интегральную и спектральную. В формуле I_ф = K*Ф, коэффициент пропорциональности К называется интегральной чувствительностью фотоэлемента (К=I_ф/Ф) и выражается в мкА/лм. Спектральной чувствительностью фотоэлемента называется чувствительность его к монохроматическому излучению определенной длины волны λ. Спектральная чувствительность показывает значение тока, протекающего в цепи фотоэлемента, при облучении заданной длиной волны λ световым потоком в 1 лм и измеряется в мкА/лм. Темновой ток — ток в фотоэлементе, включенное в цепь питания при полном затемнении (Ф=0). Темновой ток вакуумных фотоэлементов значительно меньше, чем газонаполненных. С величиной темнового тока необходимо считаться, в особенности при измерении слабых световых потоков. Термостойкость — величина, определяющая диапазон рабочих температур (обычно от +50 до —20° С). Стабильность фотокатодов — свойство сохранять постоянство параметров во времени. Утомляемость — уменьшение чувствительности при резком увеличении освещенности фотокатода. Это явление проявляется в том, что при большом световом потоке чувствительность фотоэлементов быстро уменьшается во времени, доходя иногда до 25% первоначальной величины. Если такой фотоэлемент поместить на некоторое время в темноту, то его чувствительность восстанавливается почти до первоначального значения.

2. Работа логических элементов «И», «ИЛИ», «НЕ», «И-НЕ». Таблицы истинности логических элементов.

Инверсия (НЕ) - отрицание.

х	у
0	1
1	0

. Дизъюнкция (ИЛИ) - сложение

Х1	Х2	У=х1+х2
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Конъюкция (И) - умножение.

Х1	Х2	У=х1+х2
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

В этой схеме логические значения сигналов на одних входах буду запрещать или разрещать прозождение на выход данных по другим входам. Входы или сигналы логических элементов, управляющие другими входами, называют стробирующими. В нашей схъеме это вход х2, стробирующий для х1 и наоборот.

На практике часто применяют сложные функции: и-не (операция шеффера), или-не (операция Пирса).

3. Задача 30. Подсчитать индуктивное и емкостное сопротивление для следующих данных: L = 3 Гн, С = 2 Ф, f = 100 с^-1