MATERIALE OPTOELECTRONICE

LUCRAREA NR. 4

DIANU MIHAELA-DIANANEAGU HORATIU-FLORIN

VOICU ANDRA-MIHAELA

GRUPA 422 G

DATA EFECTUARII LUCRARII: 31.10.2008

SCOPUL LUCRARII

Scopul acestei lucrari de laborator este acela de a masura caracteristicile unor dispozitive optoelectronice: diode luminiscente (LED) si fototranzitoare, precum si cunoasterea unor materiale folosite in optoelectronica.

1. Diode luminiscente:a. Caracteristica curent-tensiune:- Mod de lucru:

Pentru a determina caracteristica curent-tensiune i =f(u ) pentru cele trei diode vom folosi aparatele de masura. Conectam succesiv iesirea a a GT la LR, LV, L1, cu G1 pus in regim de vizualizare. Semnalul pentru axa X a oscilocopului se ia de la anodul diodelor, iar cel pentru axa Y de pe borna B. Se trece GI in regim de masura si cu ajutorul VE se masoara pe rand tensiunile in punctele LR,LV,L1 si in B. Aceste masuratori se repeta pentru toate cele 16 puncte ale iesirii a.

Aceasta masuratoare cu multimetrul se face in paralel cu masuratoarea caracteristicii curent-tensiune (care se executa cu osciloscopul).

Tabelul 1:

R1=100Ω

Treapta

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Dioda LR

Ux[mV]0.008

0,44

0,869

1,31

1,59

1,64

1,76

1,8

1,9

1,96

2,02

2,09

2,151

2,212

2,269

2,328

Uy[mV]

-0,0016

-0,0016

-0,0015

0,209

0,058

0,11

0,08

0,2

0,2

0,25

0,3

0,351

0,401

0,45

0,497

0,547

ID=Uy/R1 [mA]

-0,000016

-0,000016

-0,000015

0,00209

0,00058

0,0011

0,0008

0,002

0,002

0,0025

0,003

0,00351

0,00401

0,0045

0,00497

0,00547

UD=Ux-Uy[mV]

0,0064

0,4416

0,8705

1,101

1,532

1,53

1,68

1,6

1,7

1,71

1,72

1,739

1,75

1,762

1,772

1,781

Dioda LV

ID=Uy/R1 [mA]

-0,000015

-0,000015

0,000015

0,000015

0,000067

0,00048

0,00092

0,0014

0,0018

0,0023

0,0028

0,0033

0,0038

0,0043

0,0048

0,0053

Ux[mV]

-0,0018

0,44

0,86

1,31

1,7

1,82

1,9

1,97

2,04

2,1

2,16

2,22

2,28

2,34

2,39

2,45

Uy[mV] -0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

0,0067

0,048

0,092

0,14

0,18

0,23

0,28

0,33

0,38

0,43

0,48

0,53

2

UD=uUx-

Uy[mV]

-0,0003

0,4415

0,8615

1,3115

1,7067

1,868

1,992

2,11

2,22

2,33

2,44

2,55

2,66

2,77

2,87

2,98

Dioda L1

Ux[mV]

0,0018

0,44

0,85

1,04

1,12

1,19

1,24

1,3

1,42

1,47

1,52

1,58

1,63

1,68

1,74

1,82

Uy[mV]

-0,0015

-0,0016

-0,001

0,039

0,08

0,12

0,17

0,22

0,32

0,37

0,42

0,47

0,52

0,57

0,62

0,76

ID=Uy/R1[mA]

-0,00001

-0,00001

6 -0,00001

0,00039

0,0008

0,0012

0,0017

0,0022

0,0032

0,0037

0,0042

0,0047

0,0052

0,0057

0,0062

0,0076

UD=Ux-Uy[mV]

0,0033

0,4416

0,851

1,001

1,04

1,07

1,07

1,08

1,08

1,1

1,1

1,11

1,11

1,11

1,12

1,06

In continuare reprezentam grafic I=f(U ) pentru cele trei diode masurate:

- Concluzii: Din graficul de mai sus se poate observa ca cele trei diode raspund la valori diferite ale

tensiunii. Cea mai sensibila dioda este L1 care pentru o valoare de aproximativ 1mV prezinta o crestere exponentiala a curentului prin ea. Acest lucru o face potrivita pentru aplicatii care necesita masuratori de finete.

Prin dioda LR curentul incepe sa creasca exponential pe la aproximativ 1,75 mV. Portiunea din grafic care reprezinta comportamentul diodei pe intervalul [0.5;1.5] mV este nereala datorita unor erori, cum ar fi cele cauzate de rotunjirea valorilor marimilor masurate, de imprecizia masuratorilor efectuate sau de efectele parazite care nu au fost luate in consideratie. Cauzele erorilor enumerate precedent afecteaza si masuratorile pentru celelalte 2 diode.

Dioda LV necesita o valoare aproximativ egala a tensiunii cu dioda LR pentru a inregistra un raspuns in curent. Diferenta dintre cele 2 este insa modul in care creste curentul prin ele. Prin dioda LV cresterea curentului este mai lina decat prin LR.

3

b.Fluxul emis:- Mod de lucru:

Pentru a ridica caracteristica ϕ =f(i) in unghi solid φ pentru dioda luminiscenta cu emisie in infrarosu modificam unghiul solid prin modificarea distantei intre dioda si fotodetector. Cu cat marim distanta , cu atat unghiul solid este mai mic.

Se realizeaza conexiunile necesare efectuarii masuratorilor. Pe osciloscop vom vizualiza raspunsul fototranzistorului conectat la fluxul emis de dioda. Pe baza masuratorilor de curent colector si a caracteristicii ϕ=f(I ) vom calcula fluxul emis de dioda.

Simultan masuratorii executate cu osciloscopul vom realiza si o masuratoare cu multimetrul.

Tabelul 2:

R1=100Ω, R2=1,6kΩ

4

Reprezentam grafic ϕ=f(I ) pentru cele doua diode:

Treapta 1 2 3 4 5 6 7 8

UB[mV]

-0,0015

-0,0015

0,0747

0,1713

0,261

0,36

0,459

0,5594

UA[V]

-0,0015

-0,0015

0,0244

0,146

0,344

0,628

0,967

1,342

IL1=UB/R1 [mA]

-0,00001

5 -0,00001

5

0,000747

0,001713

0,00261

0,0036

0,00459

0,005594

IF1=UA/R2 [mA]

-0,00093

-0,00093

0,01525

0,0925

0,215

0,3925

0,6043

0,8387

ϕ1 [lx]

0 0 8 85

210

390

600

830

UA[V]

-0,0015

-0,0015

0,039

0,192

0,396

0,661

0,96

1,292

IF2=UA/R2 [mA]

-0,00093

-0,00093

0,02437

0,12

0,2475

0,4131

0,6

0,8075

ϕ2 [lx] 0 0 12

120

240

410

600

800

IL2=UB/R2 [mA]

-9,375E

-07

-9,375E

-07

0,00004668

0,0000107

0,0001631

0,000225

0,0002868

0,00035

5

- Concluzii

Graficul de mai sus reprezinta o comparatie intre caracteristicile ϕ=f(I ) obtinute pentru aceeasi dioda, dar avand distanta intre ea si fotodetector modificata. Se poate observa clar ca graficul fi1(IL1) corespunde distantei mai mici intre dioda si fotodetector, iar fi2(IL2) corespunde distantei mai mari. Astfel, fluxul inregistrat pentru aceeasi intensitate prin dioda variza considerabil in cele 2 situatii. In cazul distantei mai mici, variatia fluxului este apropiata de axa Oy (reprezentand o crestere foarte puternica a fluxului cu intensitatea), pe cand distantei mai mari ii corespunde o crestere mai atenuata a fluxului cu intensitatea.

Ca surse de erori poate fi mentionata influenta luminii din laborator care modifica fluxul pe care il receptioneaza fotodetectorul.

2. Fototranzistorul:- Mod de lucru:

Pentru a ridica caracteristica I =f(U ) ϕ=ct pentru fototranzistorul F1 realizam urmatoarele montaje: iesirea a a GT se conecteaza la intrarea F1 a ME, iesirea b a GT se conecteaza la intrarea L1 a ME, intrarea Y a osciloscopului se conecteaza la iesirea a a ME si iesirea X a osciloscopului se conecteaza la intrarea F1 a ME. Avand GI in regim de vizualizare se observa pe ecranul osciloscopului setul de caracteristici I =f(U ). Apoi trecem GI in regim de masura si masuram punct cu punct tensiunea de la iesirea a a ME. Masuratoarea cu multimetrul e realizata in paralel cu masuratoare cu osciloscopul.

Tabelul 3:

Treapta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Uy [V]

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

6

IL1=-0,000015[mA]ΦIL1=0[lx]

IC=Uy/R2 [mA]

-0,000938

-0,0009375

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

UCE [V]

0,0006375

0,3744375

0,696438

1,109438

1,552438

1,992438

2,422438

2,862438

3,302438

3,752438

4,172438

4,627438

5,062438

5,519438

5,938438

6,377438

IL1=-0,000015[mA]ΦL1=0[lx]

Uy [V]

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0015

IC=Uy/R2 [mA]

-0,000938

-0,0009375

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

-0,00094

UCE [V]

0,0006375

0,3744375

0,696438

1,109438

1,552438

1,992438

2,422438

2,862438

3,302438

3,752438

4,172438

4,627438

5,062438

5,519438

5,938438

6,377438

IL1=0,000747[mA]ΦL1=8[lx]

Uy [V]

-0,0015

-0,0015

0,0202

0,0209

0,0213

0,0219

0,0223

0,0225

0,0229

0,0232

0,0236

0,024

0,0243

0,0244

0,0246

0,0255

IC=Uy/R2 [mA]

-0,000938

-0,0009375

0,012625

0,013063

0,013313

0,013688

0,013938

0,014063

0,014313

0,0145

0,01475

0,015

0,015188

0,01525

0,015375

0,015938

UCE [V]

0,0006375

0,3744375

0,661175

1,073038

1,515388

1,954413

2,383763

2,823438

3,262788

3,7123

4,13165

4,586

5,020513

5,47735

5,896025

6,333563

IL1=0,001713[mA]ΦL1=85[lx]

Uy [V]

-0,0015

0,099

0,1426

0,1445

0,1446

0,1466

0,1485

0,15

0,1508

0,1535

0,24

0,258

0,256

0,26

0,319

0,322

IC=Uy/R2 [mA]

-0,000938

0,061875

0,089125

0,090313

0,090375

0,091625

0,092813

0,09375

0,09425

0,095938

0,15

0,16125

0,16

0,1625

0,199375

0,20125

UCE [V]

0,0006375

0,211125

0,462275

0,872188

1,315025

1,751775

2,178688

2,61625

3,05495

3,500563

3,78

4,20575

4,644

5,0945

5,417625

5,85175

IL1=0,00261[mA]ΦL1=210[lx]

Uy [V]

-0,0016

0,1714

0,2729

0,2839

0,2917

0,2991

0,3047

0,3105

0,3147

0,3192

0,3225

0,3259

0,3306

0,333

0,3361

0,3385

7

IC=Uy/R2 [mA]

-0,001

0,107125

0,170563

0,177438

0,182313

0,186938

0,190438

0,194063

0,196688

0,1995

0,201563

0,203688

0,206625

0,208125

0,210063

0,211563

UCE [V]

0,0008

0,093475

0,250538

0,645663

1,075988

1,503963

1,924863

2,355438

2,788613

3,2313

3,645938

4,095413

4,522775

4,975875

5,389838

5,824938

IL1=0,0036[mA]ΦL1=390[lx]

Uy [V]

-0,0017

0,1904

0,4371

0,5123

0,5215

0,5378

0,543

0,5452

0,5602

0,5647

0,5712

0,5797

0,5865

0,5885

0,596

0,6021

IC=Uy/R2 [mA]

-0,001063

0,119

0,273188

0,320188

0,325938

0,336125

0,339375

0,34075

0,350125

0,352938

0,357

0,362313

0,366563

0,367813

0,3725

0,376313

UCE [V]

0,0009625

0,0626

-0,01629

0,274513

0,702563

1,116075

1,537625

1,97405

2,389675

2,832363

3,2418

3,682988

4,106938

4,560688

4,9675

5,396588

IL1=0,00459[mA]ΦL1=600[lx]

Uy [V]

-0,0018

0,2012

0,4693

0,7347

0,7907

0,8079

0,8241

0,8384

0,8556

0,8664

0,8738

0,8865

0,8953

0,9038

0,9161

0,9241

IC=Uy/R2 [mA]

-0,001125

0,12575

0,293313

0,459188

0,494188

0,504938

0,515063

0,524

0,53475

0,5415

0,546125

0,554063

0,559563

0,564875

0,572563

0,577563

UCE [V]

0,001125

0,04505

-0,06861

-0,08689

0,265113

0,677163

1,080838

1,4976

1,90965

2,3421

2,750075

3,184438

3,605138

4,048325

4,447338

4,873338

IL1=0,005594[mA]ΦL1=830[lx]

Uy [V]

-0,0019

0,2086

0,4828

0,7791

1,0426

1,1096

1,1315

1,1535

1,1687

1,1935

1,2079

1,2253

1,239

1,2508

1,265

1,2789

IC=Uy/R2 [mA]

-0,001188

0,130375

0,30175

0,486938

0,651625

0,6935

0,707188

0,720938

0,730438

0,745938

0,754938

0,765813

0,774375

0,78175

0,790625

0,799313

UCE [V]

0,0012875

0,033025

-0,09055

-0,15904

-0,14423

0,1869

0,581313

0,985563

1,400863

1,810563

2,207163

2,633888

3,046625

3,48445

3,880375

4,296788

Ua[V]

-0,0018

0,372

0,694

1,107

1,55

1,99

2,42

2,86

3,3

3,75

4,17

4,625

5,06

5,517

5,936

6,375

In continuare reprezentam grafic setul de caracteristici i =f(U )ϕ=ct:

8

- Concluzii Pe baza graficului se observa ca pentru aceleasi valori ale tensiunii intensitatea curentului

creste din ce in ce mai mult. Cele 8 functii asigneaza valori in curent din ce in ce mai mari valorilor tensiunii. Erorile care afecteaza masuratorile facute pot proveni din rotunjirea calculelor, erori de citire.

9