У цій лабораторній роботі. яких планується надалі викласти ще кілька, ми проведемо вивчення оптоелектронних пар. Прилади й устаткування: міліамперметр, вольтметр, оптопара (діодний), джерело живлення, мілівольтметр.
Теоретична частина
Оптронами називаються оптоелектронні прилади, в яких є випромінювачі і фотоприемники і використовуються оптичні і електричні зв'язки, а також конструктивно з'єднані один з одним елементи. Деякі різновиди оптронов відомі як оптопари, або Оптоізолятори.
Найбільшого поширення набули оптрони з зовнішніми електричними виходами і вихідними сигналами і внутрішніми оптичними сигналами. В електричній схемі подібний оптрон виконує функцію вихідного елемента - фотоприймача з одночасною електричною ізоляцією (гальванічною розв'язкою) входу і виходу. Випромінювач є джерелом фотонів, в якості якого може служити світлодіод або мініатюрна лампа розжарювання. Оптичним середовищем може бути повітря, скло, пластмаса або волоконний світловод.
В електричній схемі подібний оптрон виконує функцію вихідного елемента - фотоприймача з одночасною електричною ізоляцією (гальванічною розв'язкою) входу і виходу. Випромінювач є джерелом фотонів, в якості якого може служити світлодіод або мініатюрна лампа розжарювання. Оптичним середовищем може бути повітря, скло, пластмаса або волоконний світловод. Як фотоприймачів використовуються фотодіоди, а так само фототранзистори, фототиристори і фоторезистори.
У диодной оптопаре як фотоприймального елемента використовується фотодіод на основі кремнію, а випромінювачем служить інфрачервоний випромінюючий діод. Максимум спектральної характеристики випромінює діода доводиться на довжину хвилі 1 мкм. При опроміненні в фотодіоді виникає генерація пар носіїв заряду - електронів і дірок. Інтенсивність генерації пропорційна силі світла, а отже, вхідному струмі. Вільні електрони і дірки розділяються електричним полем переходу фотодіода і заряджають р-область позитивно, а n-область негативно. Таким чином, на вихідних висновках оптопари з'являється фото-ЕРС.
У реальних приладах вона не перевищує 0,7. 0,8 В, а ККД становить близько 1%. Якщо до фотодіоду оптопари докладено зворотна напруга більше 0,5 В, то електрони і дірки, генеровані випромінюванням, збільшують зворотний струм фотодіода. Такий режим роботи приймального елемента оптопари називається фотодіодних. Зворотний фототок практично лінійно зростає зі збільшенням сили світла випромінює діода. Час наростання і спаду фотоструму в таких фотодиодах може становити одиниці і навіть частки наносекунд. Однак швидкодія оптопари в цілому залежить ще і від швидкодії випромінювача, а також від опору вихідний навантаження. Реальний час затримки сигналу в діодному оптроні становить близько 1 мкс.
Для опису властивостей діодних оптопари звичайно використовують вхідні і вихідні ВАХ, передавальні характеристики в Фотогенераторний і фотодіодному режимах.
Практична частина
1) Зібрати ланцюг представлену на схемі і провести вимірювання вхідних і вихідних характеристик.
Мал. 1 Схема зібрання кола для дослідження диодной оптопари в Фотогенераторний режимі
В роботі використовується діодний оптопара, витягнута з 5 дюймового дисковода гнучких дисків, закріплена на панелі і забезпечена кожухом від зовнішнього засвічення.
У вхідні ланцюг включений токооогранічітельний резистор R1. Струм, що дається фотодиодом оптопари вкрай малий, так що виміряти його важко. Регулюючи струм у вхідному ланцюзі добиваємося появи напруги на висновках фотодіода.
2) Провести вимірювання вхідних і вихідних характеристик. Дані занести в таблиці і побудувати ВАХ для вхідної характеристики.
література
1) Князков О.М. та ін. Лабораторні роботи з основ промислової електроніки. М. Вища школа, 1988.