ОЭУ(3)_ЛР1(не приняли из-за компьютерности исполнения) (Лабораторные работы)
Описание файла
Файл "ОЭУ(3)_ЛР1(не приняли из-за компьютерности исполнения)" внутри архива находится в следующих папках: Лабораторные работы, OEU_LR1,2,4_(11sem2009). Документ из архива "Лабораторные работы", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "оптоэлекронные устройства (оэу)" из 11 семестр (3 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лабораторные работы", в предмете "оптоэлекронные устройства (оэу)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "ОЭУ(3)_ЛР1(не приняли из-за компьютерности исполнения)"
Текст из документа "ОЭУ(3)_ЛР1(не приняли из-за компьютерности исполнения)"
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
ВЕЧЕРНИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА»
НА ТЕМУ: ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
СВЕТОДИОДОВ.
Выполнил студент Голубев
Денис Валерьевич
Группа ВКУ-2-05
Руководитель
Москва 2009
1. Цель работы
Ознакомление с устройством и функционированием полупроводниковых светодиодов, изучение их основных излучателъных характеристик и особенностей работы с аппаратурой для измерения мощности оптического излучения.
2. Устройство и функционирование полупроводниковых светодиодов
Полупроводниковые светодиоды широко используются в современной радиоэлектронной аппаратуре в качестве индикаторов и источников излучения для волоконно-оптических информационных систем. В последнем случае используются светодиоды видимого и инфракрасного излучения. Конструкция, условное графическое отображение и принцип работы показаны, соответственно. на рис 1а, 1б, и 1в.
Рис: 1. Конструкция (а), условное графическое обозначение (б) и энергетические переходы светодиода (в)
Как и всякий диод, светодиод основан на использовании р-п - перехода в полупроводниковой структуре. При подаче напряжения с плюсом на p и минусом на п в цепи возникает ток. При подаче напряжения противоположной полярности (ниже уровня пробоя) - ток в цепи не протекает. Вольтамперная характеристика светодиода приведена на рис. 2.
При протекании тока в области р-п -перехода в область р проникают ннжекционные электроны, которые, соударяясь с электронами атомов области р, выбивают последние с низшего энергетического уровня E0 на более высокие уровни E1, E2 , E3 и т.д. На этих уровнях электроны находятся в неустойчивом состоянии и переходят на низшие уровни с выделением энергии излучения:
ΔEij = Ei - Ej = h∙νij,
где h - постоянная Планка, νij - частота излучения, i и j -индексы энергетических уровней начального и конечного состояния одного перехода (рис. 1в).
При некоторых переходах выделяется малая энергия без прояления излучения. Они называются безизлучательными. Некоторые из них сопровождаются излучением в радиочастотном диапазоне. Полупроводниковый материал и легирующие присадки определяют длину основной волны излучения светодиода в видимой или инфракрасной области. Зависимость мощности (яркости) излучения от тока P(J) называется ватт-амперной характеристикой светодиода.
Рис. 2. Вольтамперная харак- Рис. 3. Диаграмма направленности
теристика светодиода и угол расходимости светодиода
При малых токах, как правило, мощность (яркость) излучения светодиода Ризл пропорциональна протекающему в нем току J:
Ризл = α∙J,
где α - коэффициент пропорциональности, характеризующий излучательную способность светодиода
Отношение мощности излучения Ризл к мощности электрического тока Ртока, затрачиваемого на возбуждение излучения, называется квантовым выходом светодиода:
Квых = Ризл / Ртока .
Излучение светодиода имеет угловую расходимость θ, показанную на рис. 3. Распределение мощности относительно оси излучения называется диаграммой направленности излучения. Количественной характеристикой расходимости является угол расходимости θ между двумя лучами, проведенными к точкам с уровнем 0,5 Рmax. Количественной характеристикой расходимости является также числовая апертура источника излучения, которая определяется как: NA = sin θ ,
где угол расходимости в выражен в градусах.
Плотность мощности излучения на единицу поверхности уменьшается с расстоянием от источника по закону:
Pз = AG/r2 = A/(r2 θr) ,
где А - постоянная, угол расходимости θr выражен в радианах а G = 1/θr - коэффициент направленности излучения.
Ослабление излучения в линии связи можно выразить через коэффициент ослабления К: P1 = К Р0 где Р0 исходная мощность, P1 - мощность на выходе линии.
Иногда ослабление удобнее выражать в децибелах:
α = 10 lg(Р0/P1) = 10 lg (1/К).
При ослаблении мощности излучения в 10 раз говорят, что она снизилась на 10 дБ.
3. Описание стенда
Электрическая схема стенда приведена на рис. 4. Она состоит из схемы питания светодиода и схемы блока измерения мощности излучения. Схемы включают следующие элементы: блок питания БП, предельное и регулировочное сопротивления R1 и R2 , миллиамперметр mA1 , вольтметр V, контактный разъем КР, светодиод VD1, фотодиод VD2 , измерительные миллиамперметры mA2 и mA3, переключатель Кл.
Рис. 4. Электрическая схема стенда для исследования ватт-амперных характеристик светодиодов (а - схема питания светодиода, б - схема измерения мощности излучения)
Напряжение с блока питания БП подается через сопротивления R1 , R2 , миллиамперметр mA1, , контактный разъем КР на светодиод VD1. Излучение светодиода попадает в окно фотодиода VD2 (ФД-24К), фототок которого измеряют миллиамперметрами mA2 или mA3. Мощность излучения светодиода определяют по фототоку с помощью графика "ток-мощность", прилагаемого к стенду. При отсутствии графика «ток-мощность» принять ток фотодиода 100 мкА соответствующим мощности излучения 1 мВт.
Вывод: В результате проделанной работы было осуществлено знакомство с методом и устройством
3