Optoelektronické prvky

2. OPTOELEKTRONICKÉ PRVKY

základní vlastnosti optoelektronických prvků

• využívají vnitřního fotoelektrického jevu, tj. světelná energie, která způsobuje zvětšení vlastní vodivosti v polovodivém materiálu.

• objevuje se mezi P a N – hradlové napětí

• u všech součástek je důležitý přístup světla

• změna el. vlastností se změnou osvětlení  zpoždění

FOTOREZISTOR

• odpor závisí na velikosti osvětlení a pokud součástku osvětlíme odpor klesá.

mají velkou setrvačnost I

• za temna má hodnotu 106 až 109Ω 1000 E

• použití: měření osvětlení 100

10

1

10 100 1000 E[lx] U

FOTODIODA

• je plošná polovodičová dioda konstrukčně upravená tak, aby do oblasti přechodu PN mohlo pronikat světlo.

• není-li dioda osvětlena, má VACh stejný průběh, jako má dioda běžného typu

• reaguje na změnu osvětlení velmi rychle I

• náběh τr = 10-6 až 10-9

• použití: měření osvětlení, snímání optického záznamu zvuku, sluneční články

I. KVADRANT : dioda v propustném směru, mění své vlastnosti

s osvětlením jen nepatrně.

U

II. KVADRANT : chová se jako pasivní součástka v odporovém režimu.

Její odpor závisí na osvětlení

LAVINOVÁ FOTODIODA

• ochranný prstenec OP zvětšuje odolnost diody proti povrchovému napěťovému průrazu.

• katoda je tvořena vrstvou N s velmi nerovnoměrnou koncentrací příměsí, která se od povrchu do hloubky prudce zmenšuje až na velmi čistý polovodič.

• použití: pracují v impulsovém režimu jako citlivé a rychlé optické přijímače.

OP

K

A

FOTOTRANZISTOR

• jedná se většinou o bipolární tranzistor na bázi Si, který využívá světelnou energii k řízení kolektorového proudu.

• místo IB je řízen E, bývá se dvěma vývody neliší se vzhledem. Od fotodiody se liší vlivem zesilujícího účinku a citlivostí

• použití: fotoelektrický snímač, fotoelektrický zesilovač

• čtyřvrstvová struktura PNPN je umístěna v pouzdru s průhledném okénkem, které umožňuje, aby do oblasti přechodu J2 mohlo proniknout světlo

• součástka má vyvedenou elektrodu G a za temna má stejné vlastnosti jako běžný tyristor.

• pokud bychom nastavili řídící proud IG a měnili osvětlení, zjistíme, že blokovací napětí UB se při zvětšování osvětlení zmenšuje.

• velikostí IG je tedy možné řídit citlivost fototyristoru na velikost osvětlení, při kterém spíná.

• použití: spínací a řídící obvody ovládané světlem, optrony

E A

G

K

OPTRON

• skládá se z řízeného zdroje světla a fotoelektrického přijímače

• obě části jsou uzavřeny do neprůhledného pouzdra, vnějším osvětlením není struktura optronu přístupná.

• změny obvodových veličin: na vstupu se projeví jako změny na výstupu

• použití: galvanické oddělení dvou obvodů (vvf)

ZS PS

měření fotodiody

R

POSTUP MĚŘENÍ:

Nejdříve sestavíme obvod podle schématu. Pak postupně nastavíme napětí na zdroji a odečteme U na diodě a I procházející diodou a to opět pro dvě vhodně zvolené hodnoty intenzity osvětlení nastavované za pomoci luxmetru.