Elementy optoelektroniczne

Zagadnienia obowiązujące na kolokwium wejściowym:

• Rodzaje detektorów (termiczne, fotonowe);
• Zewnętrzny i wewnętrzny efekt fotoelektryczny;
• Fotorezystor;
• Fotodioda p‑n i fotoogniwo (charakterystyka I vs U);
• Fotodioda p‑i‑n;
• Fotodioda lawinowa;
• Parametry detektorów (czułość, charakterystyka widmowa, czas narastania, prąd ciemny, stosunek sygnału do szumu, zdolność detekcyjna);
• Inne detektory np. fotopowielacz, CCD, CMOS;

Zakres prac laboratoryjnych

• Uruchomienie układu pomiarowego;
• Dla wykalibrowanego fotoogniwa nr 108802 o znanej czułości S_Φ = 0,55 μA/lx, do którego podłączony jest równolegle rezystor R = 100 Ω zmierzyć wartość napięcia w funkcji natężenia oświetlenia;
• Powtórzyć pomiary dla nieskalibrowanego fotoogniwa z różnymi wartościami rezystancji pracy;
• Dla fotodiody p-i-n zaobserwować wpływ wartości napięcia zasilania i oporności obciążenia R na wysokość i kształt impulsu;
• Dla fotodiody lawinowej określić napięcie przebicia U_BR, przy którym wartość prądu osiąga wartość nominalną (wartość natężenia prądu ciemnego należy odczytać z karty katalogowej badanej diody);
• Dla zakresu napięć od 0 V do U_BR -5 V wyznaczyć prąd ciemny oraz wzmocnienie fotodiody lawinowej;

Opracowanie powinno obejmować:

• Wstęp teoretyczny (min. 1, max. 2 strony A4¹);
• Krótki opis stanowiska pomiarowego oraz przebiegu pomiarów;
• Fotoogniwo:
  • Wyznaczyć czułość S_F dla nieskalibrowanego fotoogniwa;
  • Wykreślić zależność fotoprądu od natężenia oświetlenia dla różnych rezystancji dopasowania;
  • W oparciu o powyższe wykresy wyznaczyć liniowy zakres pracy I_max(R) i maksymalne napięcie pracy liniowej U_RL(R);
  • Obliczyć moc wydzieloną na poszczególnych opornościach dopasowania oraz sporządzić wykres R_dop(I);
• Fotodioda p-i-n:
  • Sporządzić wykresy U_max(R), τ_narastania(R) i τ_opadania(R);
  • Sporządzić wykresy U_max(U_zasilania), τ_narastania(U_zasilania) i τ_opadania(U_zasilania);
• Fotodioda lawinowa:
  • Sporządzić wykres prądu ciemnego w funkcji napięcia zasilania;
  • Sporządzić wykres wzmocnienia w funkcji natężenia oświetlenia;

Literatura

1. Bernard Ziętek. Optoelektronika. Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 2004.
2. Piotr Targowski, Bernard Ziętek. Elementy optoelektroniczne. opis ćwiczenia z roku 2004, fragmenty. (657 KB)