5 Оптоэлектронные приборы

5.1 Цель занятия

Получить навыки расчета схем с полупроводниковыми оптоэлектронными приборами.

5.2 Методические указания для самостоятельной подготовки к занятию.

Оптоэлектронными приборами называют устройства, действие которых основано на использовании внешнего или внутреннего фотоэффекта, или фотогальванического эффекта [3,4,9,10,13].

Примеры оптоэлектронных приборов:

Фоторезисторы – фотоэлектрические полупроводниковые приемники излучения, принцип действия которых основан на эффекте фотопроводимости.

Основные параметры фоторезисторов:

– темновое сопротивление R_т, МОм;

– темновой ток І_т, ма;

– отношение темнового сопротивления к световому R_т/R_св, относит. единицы;

– рабочее напряжение, U_р, В;

– предельная частота f_ГР , кГц;

Основные характеристики фоторезисторов:

– вольт-амперная характеристика;

– энергетическая характеристика;

– спектральные характеристики.

Фотодиоды – фоточувствительные полупроводниковые диоды с открытым p-n переходом. Во время освещения p-n перехода увеличивается концентрация носителей заряда, проводимость диода возрастает и обратный ток увеличивается. Если светового потока нет, то через диод протекает обычный начальный ток I₀, который называется темновым.

Основные характеристики фотодиодов:

• энергетические;

• вольт-амперная;

– спектральные;

– частотная;

Основные параметры фотодиодов:

– рабочее напряжение, U_р, В;

– темновой ток І_т, мкА;

– интегральная чувствительность S_ІНТ, мкА/лк.

Светодиоды – полупроводниковые диоды, у которых при прямом смещении p-n перехода происходит инжекция носителей заряда с эмиттерной области в область базы и возникающей вследствие этого рекомбинации основных носителей заряда с неосновными. Это вызывает генерацию квантов света – фотонов, которые образуют излучение в определенном диапазоне частот.

Основные характеристики светодиодов:

– яркостная характеристика;

– спектральная характеристика;

– вольт-амперная характеристика;

– диаграмма направленности излучения.

Основные параметры светодиодов:

– сила света;

– длина волны излучения;

– постоянное прямое напряжение;

– максимальный допустимый постоянный ток;

– максимально допустимое обратное напряжение.

Оптоэлектронные пары (оптроны) – это полупроводниковые приборы, у которых конструктивно объединенные источник и приемник излучения, с оптической связью между ними.

Основные параметры оптронов:

– напряжение изоляции U_из;

– входной ток І_вх;

– выходной ток І_вых;

– коммутируемое напряжение, U_ком;

– обратное входное напряжение U_{вх обр};

– обратное выходное напряжение U_{вых обр};

– время включения t_вкл;

– время выключения t_выкл.

Оптоэлектронные микросхемы, кроме излучателей и фотоприемников, содержат устройства формирования, усиления и обработки электрических сигналов. Основные параметры оптоэлектронных микросхем:

– коммутируемый ток І_ком;

– напряжение питания оптоэлектронного переключателя U_пит;

– выходной ток высокого уровня оптоэлектронного переключателя ;

– выходный ток низкого уровня оптоэлектронного переключателя ;

– время задержки распространения сигнала t_{зд р};

– сопротивление гальванической развязки R_C;

– потребляемый ток (для разных уровней выходного напряжения) І_пит.