Элементы оптоэлектроники. Фоторезисторы. Фотодиоды. Фототранзисторы. (Лекция 13.1)

Содержание

Слайд 2

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фоторезисторы Монокристаллический фоторезистор

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Фоторезисторы

Монокристаллический фоторезистор

Слайд 3

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фоторезисторы Пленочный фоторезистор

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Фоторезисторы

Пленочный фоторезистор

Слайд 4

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

темновой ток Iт =

E / (Rт + Rн),
Слайд 5

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

световой ток
Iс =

E / (Rс + Rн).
первичный фототок проводимости
Iф = Iс – Iт.
Слайд 6

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Вольт-амперная характеристика фоторезистора

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Вольт-амперная характеристика фоторезистора

Слайд 7

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Люкс-амперная характеристика фоторезистора

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Люкс-амперная характеристика фоторезистора

Слайд 8

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Спектральная характеристика фоторезистора

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Спектральная характеристика фоторезистора

Слайд 9

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Частотная характеристика фоторезистора

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Частотная характеристика фоторезистора

Слайд 10

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Пример внешнего вида

фоторезистора
а) – для навесного монтажа, б) – для поверхностного монтажа
Слайд 11

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Основные параметры фоторезисторов Рабочее

напряжение Uр – постоянное напряжение, приложенное к фоторезистору, при котором обеспечиваются номинальные параметры при длительной его работе в заданных эксплуатационных условиях. Максимально допустимое напряжение фоторезистора Umax – максимальное значение постоянного напряжения, приложенного к фоторезистору, при котором отклонение его параметров от номинальных значений не превышает указанных пределов при длительной работе в заданных эксплуатационных условиях.
Слайд 12

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Основные параметры фоторезисторов
Темновое

сопротивление Rт – сопротивление фоторезистора в отсутствие падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности. Световое сопротивление Rс – сопротивление фоторезистора, измеренное через определенный интервал времени после начала воздействия излучения, создающего на нем освещенность заданного значения.
Слайд 13

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Основные параметры фоторезисторов
Кратность

изменения сопротивления KR – отношение темнового сопротивления фоторезистора к сопротивлению при определенном уровне освещенности (световому сопротивлению). Допустимая мощность рассеивания Р– мощность, при которой не наступает необратимых изменений параметров фоторезистора в процессе его эксплуатации.
Слайд 14

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Основные параметры фоторезисторов
Общий

ток фоторезистора – ток, состоящий из темнового тока и фототока. Фототок – ток, протекающий через фоторезистор при указанном напряжении на нем, обусловленный только воздействием потока излучения с заданным спектральным распределением.
Слайд 15

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Основные параметры фоторезисторов
Удельная

чувствительность – отношение фототока к произведению величины падающего на фоторезистор светового потока на приложенное к нему напряжение,
мкА / (лм · В) К0 = Iф / (ФU),
Слайд 16

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Основные параметры фоторезисторов
Интегральная

чувствительность – произведение удельной чувствительности на предельное рабочее напряжение Sинт = К0Umax. Постоянная времени τф – время, в течение которого фототок изменяется на 63%. Постоянная времени характеризует инерционность прибора и влияет на вид его частотной характеристики.
Слайд 17

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Фотодиоды

I=IФ-IS(eU/ϕт-1)
где IФ=Si·Ф -

фототок
IS – обратный ток
Si - интегральная чувствительность
Ф – световой поток
Слайд 18

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фотодиоды Вольт-амперная характеристика

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Фотодиоды

Вольт-амперная характеристика

Слайд 19

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Режим короткого замыкания

Фотодиоды

U=0
IОБЩ=IФ=SiФ

Режим

холостого хода

I=0
Ux=EФ=ϕTln(1+SИНТФ/I0)
При интенсивном облучении 1<

Слайд 20

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Схема включения фотодиода

с нагрузкой и построение нагрузочной характеристики

Фотодиоды

Слайд 21

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

График напряжения на

нагрузке

Фотодиоды

UН=E-UД

Слайд 22

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Энергетические характеристики Фотодиоды

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Энергетические характеристики

Фотодиоды

Слайд 23

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Частотные характеристики

Фотодиоды

fГР f

SИНТ

0.75

Слайд 24

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Спектральная характеристика S(λ) Фотодиоды

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Спектральная характеристика

S(λ)

Фотодиоды

Слайд 25

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Спектральная характеристика S(λ) Фотодиоды

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Спектральная характеристика

S(λ)

Фотодиоды

Слайд 26

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Фотодиоды

Зависимость чувствительности от

угла падения света
Слайд 27

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Основные параметры -

Диапазон длин волн принимаемого излучения; - Интегральная чувствительность Si; - Темновой ток Iт; - Номинальное рабочее напряжение UОБР.НОМ; - Максимально допустимое обратное напряжение UОБР.MAX; - Постоянная времени нарастания фототока τН

Фотодиоды

Слайд 28

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Пример внешнего вида

фотодиода
а) – для навесного монтажа, б) – для поверхностного монтажа
Слайд 29

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Примеры конструкции p-i-n фотодиод Фотодиоды

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Примеры конструкции
p-i-n фотодиод


Фотодиоды

Слайд 30

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Примеры конструкции Лавинный фотодиод Фотодиоды

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Примеры конструкции
Лавинный фотодиод


Фотодиоды

Слайд 31

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фототранзисторы

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Фототранзисторы

Слайд 32

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фототранзисторы

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Фототранзисторы

Слайд 33

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фототранзисторы Выходные характеристики

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Фототранзисторы
Выходные характеристики

Слайд 34

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Структура и схема

включения полевого фототранзистора с каналом n-типа
Слайд 35

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016 Фототранзисторы

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Фототранзисторы

Слайд 36

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Примеры внешнего вида

фототранзисторов: а) - для навесного монтажа, б) - для поверхностного монтажа
Слайд 37

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Элементы оптоэлектроники Весна 2016

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Элементы оптоэлектроники Весна 2016

Параметры фототранзисторов :

интегральная чувствительность;
– рабочее напряжение (10-15 В);
– темновой ток (до сотен микроампер);
– рабочий ток (до десятков миллиампер);
– максимальная допустимая рассеиваемая мощность (до десятков милливатт);
– граничная частота.