Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

Факультет авиационных и космических систем

Кафедра информационно-измерительной техники

Лабораторная работа №6

Полупроводниковые оптические приемники

Выполнила:

студентка |||–го курса

ФАКС, гр. ВВ-72

Черненко И. А.

Проверила:

Сикоза Е. Н.

Киев

2009

Цель работы: изучение полупроводниковых фотоприемников, их основных

особенностей и схем включения.

Приборы и принадлежности:

• источники излучения: зеленый, желтый, красный, инфракрасный светодиод;

• фотоприемники: фоторезисторы, фотодиоды;

• генератор импульсного сигнала;

• вольтметр;

• осциллограф.

1. Краткие теоретические сведенья

1.1 Основные характеристики фоточувствительных приборов

• Спектральная чувствительность определяет реакцию фотоприбора на воздействие излучения с различной длиной волны.

• Темновое сопротивление Rт - сопротивление прибора в отсутствие падающего на него излучения в пределах его спектральной чувствительности.

• Темновой ток Iт - ток, проходящий через прибор при указанном напряжении в отсутствие потока излучения в пределах спектральной чувствительности.

• Максимум спектральной характеристики чувствительности - длина волны, соответствующая максимуму чувствительности прибора.

• Токовая чувствительность - Si (А/лм или А/Вт) определяет значение фототока, создаваемого единичным потоком излучения. Иногда вместо потока излучения, падающего на прибор, задают плотность падающего потока, измеряемую в .

• Вольтовая чувствительность Su - характеризует значение сигнала в вольтах, отнесенное к единице падающего потока излучения.

• Токовую и вольтовую чувствительность называют интегральной, если она характеризует чувствительность к интегральному потоку излучения и монохроматической в случае монохроматического излучения. Интегральную токовую и вольтовую чувствительности вычисляют по формулам:

Si=(I-Iт)/Ф, Su=(U-Uт)/Ф,

где I,U,Iт,Uт - общие и темновые ток и напряжение прибора соответственно.

1.2 Фоторезисторы

Фоторезистор - фотоэлектрический полупроводниковый приемник излучения, принцип действия которого основан на эффекте фотопроводимости. В отсутствие облучения ток через прибор (темновой ток ) обычно не превышает нескольких микроампер. Зависимость тока I в цепи фоторезистора от светового потока Ф нелинейна:

где, с - коэффициент пропорциональности; Iт - темновой ток.

Фоторезисторам свойственна заметная инерционность, обусловленная значительным временем жизни неравновесных носителей заряда. Например, у приборов на основе сернистого кадмия уменьшение чувствительности заметно уже на частоте 100 Гц, а на основе сернистого свинца - более 1 кГц. Это означает, что фоторезисторы не могут работать в устройствах с быстродействием выше с.

Параметром семейства вольтамперных характеристик (ВАХ) фоторезистора служит световой поток (рис.1.1). При малом напряжении ВАХ по форме близка к квадратичной. При большом напряжении и заданном световом потоке ВАХ практически линейна, но в ограниченной области. Угол наклона ВАХ к оси напряжения увеличивается пропорционально световому потоку, пока не произойдет существенного изменения времени жизни носителей или разогрева фоторезистора, влияющих на фотопроводимость прибора.

рис.1.1

Зависимость чувствительности от фоновой освещенности Si=ф(Ефо) - фоновая характеристика показана на рис.2.2. Фоновая освещенность представляет собой помеху полезному оптическому сигналу. С ее увеличением проводимость фоторезистора тоже увеличивается, а чувствительность к сигналу снижается.

рис.1.2

Увеличение температуры окружающей среды приводит к увеличению числа носителей и как результат - уменьшение темнового сопротивления.