Порядок выполнения работы. 3.1. Исследовать особенности работы светоизлучающих диодов в следующей последовательности

3.1. Исследовать особенности работы светоизлучающих диодов в следующей последовательности.

3.1.1. Собрать схему для исследования СИД видимого излучения. Для чего потенциометр R ₃ установить в крайнее левое положение (U _пр = 0), затем к гнездам X₁, X₂ подключить миллиамперметр М2015 (предел измерения «15 мА») и к гнездам X₀, X₃ цифровой вольтметр (предел измерения «1 В»).

3.1.2. Подать напряжение +12 В на испытательный стенд, включив тумблер питания на лицевой панели лабораторного стенда.

3.1.3. Изменяя потенциометром R ₃ величину тока I _с от 0 до I _с.ном в соответствии с табл. 6.1, контролировать величину падения напряжения на СИД U _пр с точностью до 0,01. Результаты измерений U _пр занести в табл. 6.1.

3.1.4. Повторить пп. 3.1.1¸3.1.3 для светодиода инфракрасного излучения. При этом миллиамперметр подключается в гнёзда X₁, X₂, а вольтметр в гнёзда X₀, X₅.

Таблица 6.1

3.1.5. По результатам измерений построить ВАХ для обоих светодиодов в одних координатных осях.

3.2. Исследовать особенности работы фоторезистора.

3.2.1. В гнездо ввода светового потока к фоторезистору установить светодиод видимого излучения и регулятором R ₃ сделать ток I _с = 0. В этом случае световой поток, воздействующий на фоторезистор будет темновым Ф = 0, а фоторезистор будет иметь максимальное темновое сопротивление R _т более 100 кОм.

3.2.2. Подключить к гнездам Х₀, Х₆ цифровой вольтметр, предварительно установив режим работы «измерение R» и предел измерения сопротивления «100 кОм». При этом миллиамперметр должен быть отключен и, следовательно, цепь питания фоторезистора должна быть разомкнута.

3.2.3. Снять зависимость изменения сопротивления R _ф от величины светового потока Ф = k × I _с, т.е. зависимость R _ф = f (Ф º I _с). Для этого, изменяя дискретно величину тока I _С от 0 до I _Cmax, согласно табл. 6.2, контролировать величину сопротивления R _ф. Результаты измерений занести в табл. 6.2.

Таблица 6.2

3.2.4. Сменить тип источника светового потока (заменить светодиод видимого излучения светодиодом ИК диапазона) и повторить п. 3.2.3.

По результатам измерений построить графики зависимостей R _ф1 = f (I _с) и R _ф2 = f (I _с), сравнить их и сделать соответствующие выводы.

3.2.5. Снять семейство вольт-амперных характеристик фоторезистора, т.е. зависимость I _ф = f (U _ф) при различных значениях потока, для чего:

а) в качестве источника света использовать СИД видимого излучения и регулятором тока I _с установить световой поток Ф₁ = 0, а затем Ф₂ º k × I _сmax;

б) цифровой вольтметр переключить в режим измерения постоянного напряжения (предел измерения «10 В»). К клеммам Х₇, Х₈ подключить микроамперметр (предел измерения «100 мкА»), замкнув тем самым цепь питания фоторезистора;

в) установив световой поток Ф₁, изменять с помощью потенциометра R ₄ величину напряжения U _ф на фоторезисторе с определенным шагом и при этом контролировать фототок I _ф1. Результаты измерений занести в табл. 6.3.

г) установить максимальный световой поток Ф₂ = Ф_max = k × I _Cmax и повто-рить п. 3.2.5, в для фототока I _ф2. Предел измерения микроамперметра при необходимости переключить на «10 мА»;

Таблица 6.3

д) по результатам измерений построить ВАХ фоторезистора и определить его основные параметры.

3.3. Исследовать особенности работы фотодиода в режиме фотогенератора в следующей последовательности.

3.3.1. Собрать схему для исследования фотодиода, для чего установить источник света в гнездо фотодиода, подключить цифровой вольтметр (предел измерения «10 В») и микроамперметр (предел измерения «100 мкА»). Переключатель S ₁ поставить в положение «ФГ» и тем самым отключить источник питания от схемы. Потенциометр R ₅ поставить в крайнее левое положение.

3.3.2. Установить ток светодиода I _с1 = 5 мА и, изменяя потенциометром R ₅ величину фототока I _фmin до I _фmax = I _{ф К.З.}, контролировать по вольтметру величину фото-ЭДС E _ф1, генерируемую фотодиодом. Результаты измерений занести в табл. 6.4.

Таблица 6.4

3.3.3. Установить ток светодиода I _с2 = 10 мА, а затем I _c3 = 20 мА и повторить п. 3.3.2.

3.4. Исследовать особенности работы фотодиода в режиме фотопреобразователя, для чего переключатель S 1 поставить в положение «ФП», при этом к фотодиоду подключается внешний источник напряжения, запирающей полярности.

3.4.1. Изменить полярность подключения вольтметра (предел измере-ния «10В»), и установить темновой поток Ф = Ф_т = 0, снизив ток I _с до нуля. Регулятор R ₅ поставить в крайне правое положение, в котором R ₅ = 0.

3.4.2. Снять темновую ВАХ фотодиода, для чего измерять регулятором R ₆ величину обратного напряжения на фотодиоде U _обр от 0 до U _{ОБР max}» 12 В и по микроамперметру (предел измерения «10» или «100 мкА») контролировать величину тока I _ф. Результаты измерений занести в табл. 6.5 в графу I _О.

Таблица 6.5

3.4.3. Снять семейство ВАХ фотодиода в режиме преобразования, для чего последовательно изменять световой поток Ф = const, устанавливая ток светодиода I _св = 5 мА; 10 мА и 20 мА в соответствии с табл. 6.5, и при каждом значении тока I _с повторить п. 3.4.2. Результаты измерений занести в табл. 6.5.

3.4.4. Исследовать влияние ИК светодиода на чувствительность фотодиода. Сменить источник светового потока, заменив обычный светодиод ИК светодиодом, затем установить ток I _сВ = 20 мА и аналогично п. 3.4.2 снять ВАХ фотодиода. Результаты занести в табл. 6.5 в графу ИК СД.

3.5. По результатам исследований (табл. 6.4 и 6.5.) построить в одних координатах общее семейство ВАХ фотодиода. По характеристикам определить основные параметры ФД и сделать выводы.

Содержание отчета

4.1. Исследуемые схемы.

4.2. Экспериментальные данные в виде таблиц.

4.3. Графики полученных зависимостей.

4.4. Краткие выводы по результатам исследования.

Контрольные вопросы

5.1. Назовите основные характеристики фотоэлементов.

5.2. Какие ограничения по току и напряжению существуют для фотоэлементов?

5.3. Какой фотоэлемент допускает изменение полярности приложенного напряжения?

5.4. Что представляет собой оптопара или оптрон?

5.5. Укажите достоинства оптронов и области их применения.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Черепенин Филипп Веденеевич

Сковпень Сергей Михайлович

«Электроника»

Методические указания к

выполнению лабораторных работ

Раздел I. «Элементная база электроники»

Редактор Манойленко А.Н.

Корректор Примакова Т.Л.

Компьютерный набор

и верстка Сковпень С.М.

Лицензия 99 М (ОЗ), ЛР № 020967 от 07.03.1995 г.

Сдано в производство 23.02.2008 г. Подписано в печать 18.03.2008 г.

Формат 60х84/16. Бумага типографская. Усл. печ. л. 2,7.

Заказ № 086. Тираж 20 экз. Темплан 2008 г. Изд. № 85.

Редакционно-издательский отдел Севмашвтуза

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

164500, г. Северодвинск, ул. Воронина, 6