Cvičení měření - Optorny, fotoodpor, fotodioda
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu DOC.
1. Zadání úlohy:
Na optronu WK 164 14 změřte:
závislost U na diodě na proudu procházejícím diodou
přenosovou závislost IC na IF
vypočtěte velikost přenosového poměru CTR a určete závislost na proudu diodou IF
změřte proud tranzistoru za tmy IC0
U fotoodporu WK 650 75 změřte:
V-A charakteristiku pro dvě hodnoty osvětlení
závislost odporu na osvětlení
U fotodiody 1PP75 změřte V-A charakteristiku pro dvě hodnoty osvětlení v propustném i
závěrném směru
2. Popis měřeného předmětu:
1. Optron
Typ: 4N35
UIZ >3500V
CTR min 100%
UCE max 50V
Zpoždění 5us
2. Fotoodpor
Typ: WK65075
3. Fotodioda
Typ: 1PP75
3. Teoretický rozbor:
1. Optrony
- fotoelektrické součástky složené ze dvou částí - vysílač a přijímač. Obě části jsou v jednom pouzdře, vnější světlo tedy neovlivní funkci součástky. Vysílač je proudem řízený zdroj světla (dioda) a přijímač je součástka (Si tranzistor) využívající při své funkci fotoelektrického jevu. Při dopadu světla na bázi tohoto tranzistoru se uvolňují volné nosiče náboje, (zvětšuje se počet minoritních nosičů náboje) způsobujících zvýšení vodivosti a otevírání tranzistoru. Platí zde analogie s obyčejným tranzistorem, změna obvodových veličin (proudu IF) na vstupu má za následek změnu obvodových veličin na výstupu (proud IC).
Optrony galvanicky oddělí obvod připojený na vstupu a na výstupu => poškození vstupního obvodu nemusí způsobit poškození výstupních obvodů.
Vnitřní zapojení optočlenu WK 16414:
Ke zvýšení citlivosti (přenosového poměru) se mohou použít na výstupu tranzistory v Darlingtonově zapojení (u WK16415):
Přenosový poměr:
Optrony se dělí do výkonových tříd podle velikosti přenosového poměru CTR, který je ovlivněn spektrálními charakteristikami diody a tranzistoru. Spektrální charakteristika diody udává rozložení zářivého výkonu vzhledem k vlnové délce emitovaného záření. Spektrální charakteristika tranzistoru udává citlivost přechodu B-E v závislosti na vlnové délce dopadajícího záření.
Šířka oblasti, kde se charakteristiky překrývají, je daná použitým materiálem, technologií výroby, šířkou PN přechodů apod. a ovlivňuje přenosový poměr CTR (je-li oblast překrytí velká je velký i CTR).
Vstupní V-A charakteristika:
Tvar průběhu je dán hlavně použitým materiálem GaAs, jehož prahové napětí je asi 1,6 V.
Závislost výstupního proudu na proudu procházejícím diodou:
Pro malý IF je záření diody příliš malé na to, aby se tranzistor otevřel. Při IF = IM je přechod nasycen a proud již dále nenarůstá.
Závislost přenosového poměru CTR na výstupním proudu IF:
Protože CTR je přímo úměrný proudu IC, je závislost dána předchozím průběhem.
Proud tranzistoru za tmy IC0 je IC při uzavřené diodě. Ideální hodnota odpovídá nule, ale ve skutečnosti má tranzistor zbytkový proud (nejvyšší povolená hodnota je uvedená v katalogu).