1 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Лекция 16 Элементы оптоэлектроники (часть 1) 1. Фоторезисторы 2. Фотодиоды 3. Фототранзисторы

2 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Фоторезисторы Монокристаллический фоторезистор

3 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Фоторезисторы Пленочный фоторезистор

4 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 темновой ток Iт = E / (Rт + Rн),

5 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 световой ток I с = E / (R с + R н ). первичный фототок проводимости I ф = I с – I т.

6 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Вольт-амперная характеристика фоторезистора

7 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Люкс-амперная характеристика фоторезистора

8 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Спектральная характеристика фоторезистора

9 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Частотная характеристика фоторезистора

10 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Основные параметры фоторезисторов Рабочее напряжение Uр – постоянное напряжение, приложенное к фоторезистору, при котором обеспечиваются номинальные параметры при длительной его работе в заданных эксплуатационных условиях. Максимально допустимое напряжение фоторезистора Umax – максимальное значение постоянного напряжения, приложенного к фоторезистору, при котором отклонение его параметров от номинальных значений не превышает указанных пределов при длительной работе в заданных эксплуатационных условиях.

11 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Основные параметры фоторезисторов Темновое сопротивление Rт – сопротивление фоторезистора в отсутствие падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности. Световое сопротивление Rс – сопротивление фоторезистора, измеренное через определенный интервал времени после начала воздействия излучения, создающего на нем освещенность заданного значения.

12 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Основные параметры фоторезисторов Кратность изменения сопротивления K R – отношение темнового сопротивления фоторезистора к сопротивлению при определенном уровне освещенности (световому сопротивлению). Допустимая мощность рассеивания Р – мощность, при которой не наступает необратимых изменений параметров фоторезистора в процессе его эксплуатации.

13 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Основные параметры фоторезисторов Общий ток фоторезистора – ток, состоящий из темнового тока и фототока. Фототок – ток, протекающий через фоторезистор при указанном напряжении на нем, обусловленный только воздействием потока излучения с заданным спектральным распределением.

14 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Основные параметры фоторезисторов Удельная чувствительность – отношение фототока к произведению величины падающего на фоторезистор светового потока на приложенное к нему напряжение, мкА / (лм · В) К 0 = Iф / (ФU),

15 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Основные параметры фоторезисторов Интегральная чувствительность – произведение удельной чувствительности на предельное рабочее напряжение Sинт = К 0 Umax. Постоянная времени ф – время, в течение которого фототок изменяется на 63%. Постоянная времени характеризует инерционность прибора и влияет на вид его частотной характеристики.

16 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Фотодиоды I=I Ф -I S (e U/ т -1) где I Ф =Si·Ф - фототок I S – обратный ток Si - интегральная чувствительность Ф – световой поток

17 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Фотодиоды Вольт-амперная характеристика

18 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Режим короткого замыкания Фотодиоды U=0 I ОБЩ =I Ф =SiФ Режим холостого хода I=0 Ux=E Ф = T ln(1+S ИНТ Ф/I 0 ) При интенсивном облучении 1

19 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Схема включения фотодиода с нагрузкой и построение нагрузочной характеристики Фотодиоды

20 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 График напряжения на нагрузке Фотодиоды U Н =E-U Д

21 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Энергетические характеристики Фотодиоды Ф IФIФ U=40 B U=10 B

22 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Частотные характеристики Фотодиоды f ГР f S ИНТ 0.75

23 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Спектральная характеристика S( λ) Фотодиоды

24 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Фотодиоды Зависимость чувствительности от угла падения света

25 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Основные параметры - Диапазон длин волн принимаемого излучения; - Интегральная чувствительность Si; - Темновой ток Iт ; - Номинальное рабочее напряжение U ОБР.НОМ ; - Максимально допустимое обратное напряжение U ОБР.MAX ; - Постоянная времени нарастания фототока Н Фотодиоды

26 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Примеры конструкции p-i-n фотодиод Фотодиоды

27 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Полупроводниковые диоды Весна 2010 Примеры конструкции Лавинный фотодиод Фотодиоды

28 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Фототранзисторы

29 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Фототранзисторы

30 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Фототранзисторы

31 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Фототранзисторы

32 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Фототранзисторы

33 ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел Элементы оптоэлектроники Весна 2010 Домашнее задание Привести примеры схем устройств с рассмотренными оптоэлектронными приборами