L U C R A R E A N R

LUCRAREA NR.4 MATERIALE OPTOELECTRONICE

__________________________________________________________

L U C R A R E A N R . 4

MATERIALE OPTOELECTRONICE

1. Scopul lucrrii

Scopul acestei lucrri de laborator este cunoaterea unor materiale folosite n optoelectronic, msurarea caracteristicilor unor dispozitive optoelectronice: diode luminiscente (LED) i fototranzistoare, precum i prezentarea unor aplicaii ale dispozitivelor optoelectronice cu placa de test EasyPIC 4.

2.Noiuni teoreticeMaterialele semiconductoare utilizate, pentru realizarea dispozitivelor optoelectronice, sunt prezentate n ANEXA 1 a lucrrii de laborator.

3. Scurt prezentare a aparaturii de msur i controlAparatura de msur i control utilizat la aceast lucrare, conform figurii 1, este urmtoarea:

3.1 GI este un generator de impulsuri TTL care asigur impulsurile de comand necesare generatorului de trepte GT i care va fi utilizat n urmtoarele domenii: 20 200 s pentru vizualizri 0,2 2 s pentru msurtori de tensiune

3.2 GT este un generator de trepte de tensiune care furnizeaz 16 trepte la ieirea a, 8 trepte la ieirea b i o tensiune constant de cca 15V la isirea +15V. Pentru a realiza protecia componentelor supuse msurtorilor n serie cu ieirile a, b sunt nseriate rezistene de limitare a curentului de 1K de care trebuie inut cont n anumite cazuri.

3.3 VE este un multimetru de precizie 6 digii de tipul HM 8112-3 utilizat ca voltmetru electronic cu autoscalare.

3.4 O este un osciloscop cu dou canale de tipul GOS 635G 35MHz i cu posibilitatea de a lucra i n regim X-Y.

3.5 ME este montajul cu ajutorul cruia se vor face msurtorile i conine un LED rou (LR), un LED verde (LV), dou LED-uri de infrarou (L1, L2) care au caracteristici identice i dou fototranzistoare (F1, F2) deasemeni identice.

Notaiile folosite sunt cele care se gsesc inscripionate pe aparate iar semnele au urmtoarele semnificaii:

fir cu conector de tip banan de 4mm sau cu pin de 1mm;

borna de 4mm;

borna de 1mm.3.6 PC cu software pentru acionarea plcii de test cu microconttroler EasyPIC4

3.7 Placa de test cu microconttroler EasyPIC44. Desfurarea lucrrii

Montajul folosit pentru msurarea caracteristicilor unor dispozitive optoelectronice: diode luminiscente (LED) i fototranzistoare este reprezentat n figura 1.

Figura 1. Schema general de msur4.1 Modul general de lucru este urmtorul:

se realizeaz conectrile prevzute la fiecare punct n parte ntre ME, GT i O; se realizeaz vizualizrile caracteristicilor specificate la fiecare punct; se realizeaz msurtorile de tensiune conectnd VE n punctele specificate.

4.2 Determinarea formei semnalelor GT i corelaia dintre ele

Se pornesc aparatele i se conecteaz canalul CH2 al osciloscopului (Y), prin sonda 1:1, la ieirea a a generatorului de trepte. Se trece osciloscopul n regim de baz de timp declanat intern de ctre canalul CH2 i generatorul de impulsuri n regim de vizualizare. Se acioneaz butoanele de reglaj ale osciloscopului pn se obine o imagine stabil. Se vizualizeaz la osciloscop, forma de und pe care o d GT la ieirea a.

Se conecteaz apoi ieirea b a GT la osciloscop, prin sonda 1:1 la canalul CH2 i se vizualizeaz i forma acestei unde.Corelaia dintre cele dou ieiri (a,b) ale GT se vizualizeaz prin conectarea lor simultan la cte un canal al osciloscopului (a la CH1, b la CH2) cu sincronizarea osciloscopului pe ieirea b i se traseaz graficele a=f(t) i b=f(t) cu respectarea corelaiei temporale dintre ele.Msurarea semnalelor GT poate fi executat i cu multimetru punnd conectori generatorului la bornele multimetrului ( firul de mas la borna albastr i cel de semnal la borna roie). Msurarea se execut n regim de tensiune VDC i cu tastele GT CAF i Sursa apsate. 4.2.1 Pentru acionarea osciloscopului modulele, comutatoarele i butoanele de control sunt urmtoarele:a) Modulul VERTICAL este pentru desfurarea pe vertical a semnalului. Are dou canale CH1, pentru desfurarea pe X i CH2, pentru desfurarea pe Y. Pe acest modul sunt urmtoarele comutatoare i butoane:

VOLTS/div care care selecteaz sensibilitatea celor dou canale CH1 i CH2 ale osciloscopului;

MODE este comutatorul care selecteaz care dintre canale este afiat pe ecran ( CH1, CH2, DUAL i ADD) i n cazul de fa trebuie poziionat pe CH2; AC, DC este butonul care stabilete modul n care se face declanarea i trebuie poziionat pe DC, iar butonul GND este decuplat; POSITION este un poteniometru care asigur deplasarea desfurrii pe vertical, pe cele dou canale CH1 i CH2, pentru a vedea semnalul n ntregime;

VAR sunt poteniometri de calibrare pe vertical, pe cele dou canale CH1 i CH2, i sunt deplasai n poziia limit dreapta;

Butoanele CHOP i CH2 INV se pun pe poziia decuplat.

b) Modulul HORIZONTAL este pentru desfurarea pe orizontal a semnalului. Pe acest modul sunt urmtoarele comutatoare i butoane:

TIME/div. este comutatorul din care se regleaz viteza de variaie a bazei de timp; POSITION este un poteniometru care asigur deplasarea desfurrii pe orizontal, pentru a vedea semnalul n ntregime;

X-Y butonul care asigur vizualizarea semnalului n regim x-y se pune pe poziia cuplat, cnd este precizat n lucrarea de laborator; X10 MAG este un buton care mrete baza de timp declanat de 10 ori, se pune pe poziia decuplat;

SWP/VAR poteniometru de calibrare care se pune pe poziia limit dreapta; SWP/UNCAL buton care se pune pe poziia decuplat.c) Modulul TRIGGER selecteaz sursa de semnal de sincronizare intern sau extern a osciloscopului.Pe acest modul sunt urmtoarele comutatoare i butoane:

LEVEL este poteniometru cu ajutorul cruia se stabilete nivelul de sincronizare i stabilitatea acesteia pe orizontal; HOLDOFF este poteniometru cu ajutorul cruia se asigur intervalul baleiajului pe orizontal;

COUPLING este comutatorul care selecteaz, modul n care se face declanarea (AC,HF, REJ, TV, DC) i trebuie poziionat pe AC; SOURCE este comutatorul care selecteaz sursa de semnal de sincronizare ( CH1, X-Y, CH2, LINE, EXT) i trebuie sa fie poziionat pe CH1, X-Y; Butoanul SLOPE se poziioneaz pe + i butonul TRIG ALT. pe decuplat. 4.2.2 Msurarea tensiunilor continue cu un multimetru de precizie, 6 digii de tipul HM 8112-3 se execut n felul urmtor:

Se cupleaz tensiunea de alimentare 220V/ 50Hz cu ajutorul comutatorului de cuplare a tensiuni de pe panoul din spate al instrumentului, pe poziia ON. In acest poziie va rmne pe durata msurtorilor un timp mai ndelungat iar cuplarea aparatului se face cu butonul Standby de pe panoul frontal;

se cupleaz butonul LOCAL pentru lucrul multimetrului local;

pentru calibrare se cupleaz butonul ZERO , pentru a verifica nulul aparatului i cnd se apas acest buton, cablurile de msur se scurtcircuiteaz ntre ele;

se apas butonul VDC pentru a msura tensiunea n curent continuu pn la 600V. Bornele de msur din stnga se ilumineaz. Borna roie este pentru (+) i cea albastr este pentru (-). Msurarea se face n regim automat cu butonul AUTO aprins; butonul HOLD este pentru blocarea rezultatului pe display4.3 Diode luminiscente

a) Caracteristica curent-tensiune

Se conecteaz succesiv ieirea a a GT la LR, LV, L1 cu GI pus n regim de vizualizare i se vizualizeaz caracteristicile ia=f(ua) pentru cele trei diode. Pentru aceasta este necesar ca osciloscopul s fie trecut n regim X-Y. Semnalul pentru axa X (CH1) culegndu-se de anodul diodelor (bornele LR,LV,L1), iar cel pentru axa Y (CH2) de pe borna B.

Se trece GI n regim de msur i cu ajutorul VE se msoar pe rnd tensiunile n punctele LR, LV, L1(cel care este conectat n momentul respectiv) i n punctul B. Msurtorile se fac pentru toate cele 16 trepte ale ieirii a. Rezultatele msurtorilor se vor trece n tabelul 1.

Msurarea carateristici curent-tensiune poate fi executat i cu multimetru punnd conectorii ntre punctul B i bornele multimetrului ( firul de mas la borna albastr i cel de semnal la borna roie). Msurarea se execut n regim de tensiune VDC i cu tastele CAF i Sursa apsate. Aceast msurtoare cu multimetrul se face n paralel cu msurtorea caracteristicii

curent-tensiune, care se execut cu osciloscopul.

ATENIE notaiile UX ,UY se refer la tensiunea msurat la intarea X(CH1) sau Y(CH2) a osciloscopului (i corespunztor i punctelor din ME conectate la acestea)

Tabelul 1

R1 = 100 Treapta12345678910...16

Ux[mV]

Dioda LIUy[mV]

ID = Uy/R1[mA]

UD = Ux Uy[mV]

Ux[mV]

Dioda LVUy[mV]

ID = Uy/R1[mA]

UD = Ux Uy[mV]

Ux[mV]

Dioda LRUy[mV]

ID = Uy/R1[mA]

UD = Ux Uy[mV]

Se calculeaz valorile curentului prin dioda luminiscent ID i tensiunea pe aceasta UD folosind formulele din Tabelul 1. Se traseaz pe acelai grafic caracteristicile I = f(UD) pentru cele 3 diode luminiscente msurate i se noteaz diferenele dintre acestea.b) Fluxul emis

Se ridic caracteristica (emis = f(i) n unghiul solid (1,2 pentru dioda luminiscent cu emisie n infrarou L1. Unghiul solid se modific prin modificarea distanei diod luminiscent- fotodetector i anume cu ct aceast distan este mai mare, cu att unghiul solid este mai mic. Aceasta nsemn c (1 ( (2.Pentru a putea msura fluxul emis se vor face urmtoarele conexiuni:

ieirea b a GT se conecteaz la una din intrrile L1, L2; ieirea +15V a GT se conecteaz la una din intrrile F1, F2 (cea corespunztoare diodei folosite); intrarea Y (CH2) a osciloscopului se conecteaz n punctul A; intrarea X (CH1) a osciloscopului se conecteaz n punctul B.Pe osciloscop se va vedea n acest moment rspunsul fototranzistorului conectat la fluxul emis de dioda respectiv si pe baza msurtorilor de curent de colector i a diagramei din figura 2 se poate calcula fluxul emis de diod .

Pentru a putea efectua msurtorile se trece GI n regim de masur i se msoar tensiunile UB si UA care se trec n tabelul 2.Msurarea fluxului emis poate fi executat i cu multimetru punnd conectorii ntre punctul A i bornele multimetrului ( firul de mas la borna albastr i cel de semnal la borna roie). Msurarea se execut n regim de tensiune VDC i cu tastele CAF i Sursa apsate. Aceast msurtoare cu multimetrul se face n paralel cu msurtorea fluxului emis, care se execut cu osciloscopul.

Tabelul 2.

R1 = 100 R2 = 1,6 KTreapta12345678

UB[mV]

UA[V]

IL1 = UB / R1[mA]

IF1 = UA / R2[mA]

1[lx]

UA[V]

IF2 = UA / R2[mA]

2[lx]

Se traseaz pe acelai grafic caracteristicile ( = f (IL) n unghiul solid (1 i (2 pentru cele dou diode msurate i se noteaz diferenele ntre acestea.

Figura 2. Caracteristica =f(IC)

4.4 Fototranzistorul

Se ridic caracteristica IC= f(UCE)ct pentru fototranzistorul F1.

Pentru a realiza aceasta se fac urmtoarele conexiuni:

ieirea a a GT se conecteaz la intrarea F1 a ME; ieirea b a GT se conecteaz la intrarea L1 a ME

intrarea Y (CH2) a osciloscopului se conecteaz la ieirea A a ME

intrarea X (CH1) a osciloscopului se conecteaz la intrarea F1 a ME

Cu GI n regim de vizualizare so observ pe ecranul osciloscopului setul de caracteristici IC= f(UCE).

Se trece GI n regim de msur i se msoar punct cu punct tensiunea de la ieirea A a ME, avnd grij ca sa se parcurg toate cele 128 de puncte. Rezultatele se trec n tabelul 3. Msurarea carateristici IC= f(UCE)ct, pentru fototranzistor, poate fi executat i cu multimetru punnd conectorii ntre punctului A i F1 i bornele multimetrului ( firul de mas la borna albastr i cel de semnal la borna roie). Msurarea se execut n regim de tensiune VDC i cu tastele CAF i Sursa apsate.

Aceast msurtoare cu multimetrul se face n paralel cu msurtorea caracteristicii

IC= f(UCE)ct, care se execut cu osciloscopul.Tabelul 3

R2 =1,6 KTreapta12345678910...16

Ua[V]...

IL1 = UY[V]...

L1 =IC = UY / R2[mA]...

UCE [V]...

IL1 = UY[V]...

L1 =IC = UY / R2[mA]...

UCE [V]...

IL1 = Uy[V]...

L1 =IC = UY / R2[mA]...

UCE [V]...

IL1 = UY[V]...

L1 =IC = UY / R2[mA]...

UCE [V]...

IL1 = UY[V]...

L1 =IC = UY / R2[mA]...

UCE [V]...

IL1 = UY[V]...

L1 =IC = UY / R2[mA]...

UCE [V]...

IL1 = UY[V]...

L1 =IC = UY / R2[mA]...

UCE [V]...

IL1 = UY[V]...

L1 =IC = UY / R2[mA]...

UCE [V]...

Valorile pentru tensiunea Ua se msoar n felul urmtor:

se conecteaz VE la borna a a GT; se trece GI n regim de msur; se msoar cele 16 trepte de tensiune i se trec n tabel.Tensiunea UCE se calculeaz cu relaia:

UCE= Ua-UY-RLxIc ( 1)

unde: RL=1K este rezistena de limitare a curentului din GT.Valorile pentru IL1 i pentru L1 se iau din tabelul 2 i se reprezint grafic setul de caracteristici IC=f(UCE)=ct.4.5 Prezentarea unor aplicaii ale dispozitivelor optoelectronice cu placa de test EasyPIC 4.

Pentru lucru cu placa de test se procedeaz n felul urmtor:

4.5.1 Se verific vizual dac placa EasyPIC4 corespunde hardware foii de catalog din ANEXA 2 a lucrrii de laborator. Switch-urile SW1 i SW2 se pun pe poziia ON. Poziia jumper-elor trebuie s corespund foii de catalog din ANEXA 2.In cazul n care vonm vizualiza caractere alfanumerice pe afioarele LCD, jumper-ul JP12 se pune pe CHAR., iar pentru grafic pe GRAPH.Se cupleaz la PC placa de test EasyPIC4 cu ajutorul unui cablu USB, conectat la conectorul 1 de pe plac. n acest fel asigurm, att alimentarea plcii de la sursa calculatorului, ct i aplicaiile software. 4.5.2 Acionarea plcii de test EasyPIC 4

4.5.2.1 Pentru acionarea plcii de test folosim un program dedicat: mikroElektronika-PicFLASH [V7.04] with microICD n felul urmtor:

1. La deschiderea ferestrei acestui program, n csua Device se introduce tipul microcontroller-ului, respectiv: PIC 16F877A.

2. Pentru verificarea corectitudinii programului, care se nscrie n microcontroller se apas tasta: OPTIONS . Acest tast deschide ferestra : Program/ Verify Options n care se bifeaz: Program Memory, EEPROM, ID Locations,

Configuration Word(s), Verify Chip Writes i se apas pe OK.

3. Pentru nscrierea programului n microcontroller n sistem hexazecimal se apas tasta : Load HEX.

4. Se deschide ferestra de cautare a programului de test Open. Apsm tasta Open pn cnd vom gsii programul de test parcurgnd unul din urmtorele trasee:

a. Local Disk (C:)Local Disk (C:)

b. Program files Pic 4

c. Mikroelektronika Examples

d. MicroC EasyPic 4 MicroC

e. Examples P16F877A

f. EasyPic 4

g. P16F877A

a) Se selecteaz unul din urmtoarele programe luate ca exemplu 7segdisplay1, 2 sau 3, Counter, LCDi Led_Blinking. n felul acesta vor fi acionate afioarele cu apte segmente, afiorul LCD i LED-urile.

b) Dup selectare se deschide fereastra cu programul lauat ca exemplu n format HEX files. n cazul n care selectm 7segdisplay3 atunci va apare programul Display7seg_03.hex pe care l selectm cu tasta Open.

c) Odat selectat programul exemplu se inscripioneaz n microcontroller prin programul mikroElektronika-PicFLASH [V7.04] with microICD apsnd tasta Write. Dup ce s-a inscripionat corect programul placa EasyPIC 4 execut secvena de test. Dac inscriionarea nu s-a fcut corect n fereastra Program/ Verify Options apar numrul de erori din program. n acest caz se reiau operaiunile de mai sus n ordinea prezentat sau i se verific care este sursa erorilor.d) Dac dorim s modificm programul se apas pe csua RESET a programului i se reia secvena de inscripionare de la capt. De asemenea, putem introduce alt program parcurgnd acelai algoritm descries mai sus.4.5.2.2 Programul microC compiler for PIC

Pentru a inscripiona n limbaj MicroC , n microcontroller, diverse programe de acionare a afioarelor cu 7 segmente, LCD i LED-urilor, de pe placa de test EasyPic 4, se utilizeaz programul microC compiler for PIC i se procedeaz n felul urmtor:

1. La deschiderea ferestrei acestui program, n csua Device se introduce tipul microcontroller-ului, respectiv: PIC 16F877A i n csua Clock

008.000000 MHz.

2. n csua Project din bara superioar de comezi se acioneaz tasta New Project care deschide fereastra New Project. n acest ferestr sunt prezentate comenzile necesare pentru un nou program de acionare a afioarelor, care s fie nscris n microcontroller.

3. Dac dorim s folosim programele exemplu deja existente, atunci n csua Project vom aciona tasta Open Project sau Recent Project.

4. La tasta Open Project se deschide ferestra de cutare a programului de test Open. Apsm tasta Open pn cnd vom gsii programul de test parcurgnd una din urmtoarele ci:h. Local Disk (C:)Local Disk (C:)

i. Program files Pic 4

j. Mikroelektronika Examples

k. MicroC EasyPic 4 MicroC

l. Examples P16F877A

m. EasyPic 4

n. P16F877A

a. Se selecteaz unul din urmtoarele programe luate ca exemplu 7segdisplay1, 2 sau 3, Counter, LCDi Led_Blinking. n felul acesta vor fi acionate afioarele cu apte segmente, afiorul LCD i LED-urile.

b. Dup selectare se deschide fereastra cu programul lauat ca exemplu n format microC project (ppc). n cazul n care selectm 7segdisplay3 atunci va apare programul Display7seg_03 pe care l selectm cu tasta Open.

c. Odat selectat programul exemplu el apare, comand cu comand, nscris n programul microC compiler for PIC.

5. Se inscripioneaz n microcontroller prin programul mikroElektronika-PicFLASH [V7.04] with microICD apsnd n porgramul MicroC tasta Tools i mE Programmer. Tasta mE Programmer activeaz automat programul mikroElektronika-PicFLASH [V7.04] with microICD . Dup ce s-a inscripionat corect programul placa EasyPIC 4 execut secvena de test. Dac inscripionarea nu s-a fcut corect n fereastra Program/ Verify Options apar numrul de erori din program. n acest caz se reiau operaiunile de mai sus n ordinea prezentat sau i se verific care este sursa erorilor.

6. Dac dorim s modificm programul se apas pe csua RESET a programului i se reia secvena de inscripionare de la capt. De asemenea, putem introduce alt program parcurgnd acelai algoritm descries mai sus.5. Coninutul referatului scopul lucrrii; graficul reprezentnd corelaia dintre cele dou semnale date de GT; tabelul 1 i graficul I=f(UD) pentru cele trei diode msurate; tabelul 2 i graficul =f(IL); tabelul 3 i graficul IC=f(UCE)=ct.; comentarii i concluzii privind aplicaiile dispozitivelor optoelectronice puse n eviden cu placa de test EasyPIC4.ANEXA 1Materiale semiconductoare utilizate pentru realizarea fotodiodelor.Materialele semiconductoare utilizate pentru realizarea fotodiodelor sunt:

InP (Eg = 1.35 eV);

In1-xGaxAsyP1-y (Eg = 0.75 - 1.18 eV);

GaAs (Eg = 1.41 eV);

AlxGa1-xAs (Eg = 1.41 - 2.2 eV);

GaN (Eg = 3.44 eV);

GaP (Eg = 2.24 eV);

Si (Eg = 1.1 eV);

SnO2 (Eg " 3.6 - 3.8 eV).Structuri monocristal utilizate n optoelectronic sunt prezentate n tabelul A1 Tabel A1CrystalStructureLatticeaWafer Max Size

Al2O3Hexag.4.7586" dia

MgOCubic4.2163" dia

MgAl2O4Cubic8.0831.5" dia

ZnOHexag.3.25210x10mm

SiC(6H)Hexag.3.0810x10mm

LiAlO2Tantra5.1730mm dia

LiGaO2Orthor.5.40630mm dia

Figura A1 Monocristale pentru optoelectronic debitate sub diferite formeO structur de fotodioda cu domeniul spectral 0.86 - 1.65 m este prezentat n figura A2. Tehnologia de fabricare: epitaxie n faza lichid

Figura A2 Structur de fotodioda cu domeniul spectral 0.86 - 1.65 mSe urmrete explorarea metodelor de reducere a dislocaiilor i astfel obinerea de materiale heteroepitaxiale din InGaAsP/InP destinate realizrii produselor optoelectronice de nalt calitate pe substarturi de Si.

Aliajele InP i InGaAsP cu dimensiunea laticei/reelei acordat sunt materialele primare pentru sistemele de telecomunicaii optoelectronice de mare vitez i tehnologia materialelor InP-pe-Si vor permite fotonicii VLSI s devin o realitate.

Figura A3 Modul fotodiod cuplat la fibra opticSAFIRUL - Al2O3 este disponibil cu diametrul maxim de 10". Safirul este folosit ntr-o larga gama de aplicaii i este crescut prin cteva metode inclusiv Czochralski.

Figura A4 Aluminat de Lanthanum - LaAl03

Celula pseudo cubic, obinut prin metoda Czochralski, realizat la orice dimensiuni pn la diametru de 3", Figura A5 .

Figura A5 Celula pseudo cubic, obinut prin metoda Czochralskin contextul acestei lucrri prin optoelectronic nelegem numai dispozitivele optoelectronice bazate pe semiconductoare, unde procesele de recombinare emit lumin. Aceste proces de radiaie este numit emisie spontan a luminii, pentru c are loc statistic fr alte ingrediente nafara electronilor i golurilor.

nc nu vom studia aici procesul opus absorbia luminii, fenomen important n funcionarea fotodiodelor sau a celulelor solare. De asemenea transmisia luminii prin ghidurile de und nu este considerat aici.

Am vzut c siliciul este un material indirect i c energia emis nu produce fotoni n cantitate apreciabil i ca urmare, nu este folosit n aplicaii pentru optoelectronic. Aceasta este parial adevrat, pentru c aa cum vom vedea, exist semiconductoare indirecte care emit suficient lumin pentru a fi folosite n aplicaii practice n optoelectronic. Dar, nc o data, n general se folosesc materiale directe de la care se ateapt ca recombinarea s aib ca rezultat emisia luminii. Aceasta conduce la unele ntrebri cu caracter general care se refer la proprietile de material. Se examineaz numai cteva dintre cele fundamentale.

Care este lungimea de und a radiaiei emise?

Dac lumina este produs prin recombinarea band-band, desigur este valabil relaia:h( = EC - EV

i cu cmat = . si cmat = viteza luminii n material = co/n ( cu co = viteza luminii n vid i n = indicele de refracie al materialului, se obine:

Dac recombinarea are loc ntre alte stri energetice, simplu, se nlocuiete EC - EV cu E, diferena relevant de energie. Pe LED-ul alimentat se gsete o tensiune direct de 1,1 la 1,5 V. Diodele emiatoare de lumin cu lungimi de und mai mici (ex. 850 nm) au cderi de tensiune mai mari i pe msur ce lungimea de und crete cderea de tensiune scade. Acest fenomen poate fi pus n legtura cu energia Eg a benzii interzise a materialului LED-ului. Ecuaia de mai jos definete energia benzii interzise Eg:

Eg=hc/ = 1240eV-nm/, unde h este constanta lui Plank = 4.13 x 10-15 eVs, c = viteza luminii = 2.998 x 108 m/s i l = lungimea de unda n nm. Folosind aceasta ecuaie se poate calcula energia benzii interzise a unui LED, tiind lungimea de und a radiaiei emise.

Cderea de tensiune pe diferite LED-uri, care funcioneaz la un curent de aproximativ 20 mA:

INFRAROU: aprox 1.4-1.9V

ROU: aprox 1.8 V

GALBEN: aprox 2.0 V

VERDE: aprox 2.1 V

ALBASTRU: 3 to 3.6 V

ALB: 3 to 3.6 V

Alimentarea unui LED de la o surs DC se realizeaz de regul printr-o rezisten n serie care limiteaz curentul la valoarea necesar pentru LED. Valoarea rezistorului n ohmi, conectat n serie cu LED-ul este dat de relaia:RS = (Va VacLED) / IacLEDTabelul A2 Materiale optoelectronice uzuale i caracteristicile de bazMaterialulEnergia EgLungimea de unda

GaP2.24 eV550 nm

AIAs2.09 eV590 nm

GaAs1.42 eV870 nm

InP1.33 eV930 nm

AIGaAs1.42-1.61 eV770-870 nm

InGaAsP0.74-1.13 eV1100-1670 nm

n tabelul de mai sus sunt date unele materiale folosite n dispozitivele generatoare fotonice, lungimea de und a radiaiei emise i energia corespunztoare a benzii interzise. Primele materiale GaP si AlAs sunt folosite la realizarea generatoarelor fotonice n domeniul vizibil al spectrului. Urmtoarele trei materiale GaAs, InP i AlGaAs sunt folosite pentru fabricarea generatoarelor fotonice n domeniul IR apropiat al spectrului, cunoscut ca prim fereastr n comunicaiile pe fibr optic. Ultimul material, InGaAsP este folosit pentru emitoarele din domeniul IR, cunoscut ca ferestrele doi i trei n comunicaiile pe fibr optic. Energia benzii interzise corespunde energiei fotonilor emii i este n acelai timp un indiciu despre cderea de tensiune asociat LED-ului, cnd este alimentat direct.

ANEXA 2

Descrierea plcii de test EasyPIC4

Placa de test EasyPIC4, conform foii de catalog prezentat n anex, are urmtoarele componente principale:

1. Conector pentru alimentarea plcii de la o surs de alimentare extern cu tensiunea

de la 8V la 16V AC/DC.

2. Jumper pentru schimbarea alimentrii cu tensiune de la sursa extern, la sursa calculatorului PC. Aceast tensiune este transmis prin conectorul USB la placa

de test.

3. Programator rapid i flexibil cu circuit mikroICD ( In Circiut Debugger).

Caracteristicile acestui circuit pot fi extinse. Prin downlodarea unui nou

software noi vom putea programa i circuite de generaii mai noi.

4. Loca pentru senzorul de temperatur DS 1820, care msoar temperature cu

precizie de 0,5(C.

5. Conector de comunicaii RS232 cu TX i RX selectabil pentru utilizarea

unor microcontrollere de capacitatea mai mic.

6. Pentru prezentarea aplicaiilor plcii, fiecare din pinii RA0-RA5 sunt conectai i

pot fi utilizai pentru msurarea tensiuilor stabilite cu poteniometri P1 i P2.

7. Portul A este conectat la o reea de rezistoare folosite de switch-ul SW1. Dac

acest switch este pe poziia OFF, pinul apropiat n-are nici un resistor cuplat.

Aceasta este foarte important pentru utilizarea PORTULUI A n mod analog ca

un convertor A/D la fel ca un port digital I/O.

8. Setarea jumper-ului n poziia superioar pune tensiunea de pe pinii portului

apropiat pe 1 logic. Dac jumper-ul este setat pe poziia inferioar tensiunea de pe

pinii portului apropiat este pe 0 logic. Este foarte important s selectm poziia,

pentru un port dac ateptm la intrri 0 logic sau 1 logic.

9. Soclu pentru conectarea unui afior LCD cu 16 x 2 caractere, n mod de operare

de 4 bii.

10. Soclu pentru conectarea unui afior LCD cu 128 x 64 caractere, n mod de operare

de 8 bii.

11. Socluri pentru microcontrollere cu capsule DIP8, DIP14, DIP18, DIP20, DIP28 i

DIP40, pentru folosirea pe placa de test aproape a ntregii game de Microchip

Microconttrolere.

12. 36 butoane de control pentru fiecare pin al microcontroller-ului.

13. Putem alege cum apsm butonul, care va modifica tensiunea pe pinii micro

controllerului, fie n starea superioar, fie n cea inferioar.

14. Vedem semnalul pe fiecare pin cu ajutorul LED-urilor.

15. Afioare din 7 segmente n modul multiplex, pentru afiarea valorilor.

16. Comutator ON, OFF pentru LED-urile porturilor A,B,C,D i E. Putem schimba

portul a crui LED dorim s-l conectm. De asemenea, putem schimba digiii pe

care dorim s fie pe poziia deschis. n aplicaiile bine definite este important s

decuplm toate conexiunile care nu sunt necsare de la pinii microcontrollerului.

17. Acordul contrastului LCD.

18. Controlul sursei de alimentare.

19. Comunicaie USB pentru MCU.

20. Conector pentru tastatur.

21. Buton Reset al plcii de test.

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF

PAGE 19LABORATORUL DE MATERIALE - 19 - CATEDRA TEF

_1254043235.unknown