- •22 Дослідження характеристик приймачів оптичного випромінювання
- •Приймальних пристроїв восп
- •Мета роботи
- •2 Ключові положення
- •2.1 Принципи фотодетектування
- •2.2 Вакуумний фотодіод
- •Вихідна напруга
- •2.3 Напівпровідниковий p–n-фотодіод
- •2.4 Фотодіод p–I–n-типу
- •Гранична довжина хвилі
- •Матеріали
- •Вольт-амперна характеристика
- •Швидкодія
- •2.5 Лавинний фотодіод
- •3 Контрольні питання
- •4 Домашнє завдання
- •5 Лабораторне завдання
- •Опис лабораторного макета
- •Порядок виконання роботи
- •Список рекомендованої літератури
- •Додаток Основні фізичні сталі
- •Видавничий центр удаз ім. О.С. Попова
3 Контрольні питання
-
Поясніть відмінність зовнішнього від внутрішнього фотоефекта, що використовуються відповідно у вакуумному і напівпровідниковому ФД?
-
Поясніть зміст таких параметрів детекторів як відгук (струмовий, вольтовий), час наростання і квантова ефективність (КПД).
-
Що розуміють під спектральною характеристикою детектора і які параметри з неї можуть бути отримані?
-
Яка напруга зміщення за полярністю (пряма, зворотна) і за величиною подаються на вакуумний і напівпровідниковий фотодіоди і чому?
-
Поясніть призначення областей фотодіодів p–n- і p–i–n-структури. Яка з цих структур використовується у ВОСП і чому?
-
Які напівпровідникові матеріали (Ge, Si, InGaAs) використовуються для створення фотодіодів для ВОСП і в яких випадках?
-
Які параметри фотодіода можна визначити з результатів вимірювання його сім’ї вольт-амперних характеристик?
-
Від яких факторів залежить час наростання фотодіода і якими методами (технологічними, схемотехнічними) його можна зменшити?
-
Поясніть на основі яких міркувань вибирається номінал резистора навантаження фотодіода.
-
Поясніть механізм лавинного множення струму в лавинному фотодіоді. Як забезпечити лавинний режим роботи фотодіода?
-
Які з параметрів лавинного фотодіода перевершують аналогічні параметри p–i–n-фотодіода?
4 Домашнє завдання
-
Вихідні дані для розрахунків зведені у таблиці 4.1 за варіантами 0 … 9, що відповідають останній цифрі у заліковій книжці.
-
За допомогою формули (2.7) розрахувати струмовий відгук i (А/Вт) на заданій довжині хвилі (мкм).
-
За формулою (2.8) розрахуйте напругу фотосигналу в опорі навантаження Rн (кОм) з номіналом згідно таблиці 4.1 (за варіантом), використовуючи значення струмового відгуку, розрахованого у п.2.
-
Зробіть висновки, щодо розрахованих значень i та U.
№ варіанту |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
, мкм |
0,82 |
0,84 |
0,86 |
1,29 |
1,31 |
1,38 |
1,42 |
1,52 |
1,54 |
1,56 |
Р, мкВт |
0,1 |
0,25 |
0,4 |
0,6 |
0,75 |
1,2 |
0,8 |
1,25 |
3,5 |
2,6 |
Rн, кОм |
2 |
3,5 |
4,2 |
3,6 |
2,4 |
3,2 |
8,4 |
6,5 |
5,2 |
2,8 |
Номер варіанту відповідає останній цифрі у заліковій книжці |
5 Лабораторне завдання
1. Зєднайте лабораторне обладнання (згідно з верхньою схемою на рисунку 6.1) для вимірювання ВАХ приймача випромінювання №1 (ПВ1) на = 0,85 мкм.
-
Виконайте вимірювання сім’ї ВАХ ПВ1 (при відсутності і наявності оптичної потужності від джерела випромінювання № 1 (ДВ1)). Запишіть отримане значення темнового струму і розрахуйте струмовий відгук/
-
Зєднайте лабораторне обладнання (згідно з нижньою схемою на рисунку 6.1) для вимірювання ВАХ приймача випромінювання №2 (ПВ2) на =1,3 мкм.
-
Виконайте вимірювання сім’ї ВАХ ПВ2 (при відсутності і за наявністю оптичного випромінювання від ДВ2) в області, де відсутнє лавинне підсилення (Uзм < 10В).
-
Запишіть отримане значення темнового струму і розрахуйте струмовий відгук ПВ2 в області, де відсутнє лавинне підсилення.
-
Зробіть ретельні вимірювання ВАХ ПВ2 при відсутності і за наявністю оптичного випромінювання в області лавинного множення (Uзм = 10…30 В).
-
Розрахуйте значення коефіцієнта лавинного множення ПВ2.
-
За завданням викладача дослідіть режим прийому модульованого оптичного сигналу ПВ2 у лавинному і нелавинному режимах його роботи. Розрахуйте величину лавинного підсилення як відношення амплітуд сигналу модуляції на виході підсилювача в лавинному і нелавинному режимах роботи ПВ2.