Китайская народная медицина

Сервис для выполнения любых видов студенческих работ

Сервис для выполнения любых видов студенческих работ

Уборка   квартир в Москве

Уборка квартир в Москве

Выполнение 
работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Выполнение работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Заказ контрольной работы

Заказ контрольной работы

Интернет-магазин Olympus

Интернет-магазин Olympus

 

Туризм, путешествия: Бронирование отелей

Туризм, путешествия: Бронирование отелей

KupiVip – крупнейший онлайн-магазин

Гироскутер SmartWay

ТехносилаТехносила

Подарки

Онлайн-гипермаркет лучших товаров для детей

Заказать курсовую работу - Пишут преподаватели!
Лабораторные работы по оптоэлектронике Исследование основных параметров полупроводникового лазера Полупроводниковые детекторы оптического излучения Волоконно-оптический световод Электронно-дырочный переход

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Исследование частотных характеристик p-n диода при различных режимах работы

а) Фотогальванический режим

Собрать установку для выполнения лабораторной работы согласно блок-схеме на рис.4. Фотоприемник подключить к входу «1» осциллографа.

Включить ПЛ и отрегулировать положение луча.

Установить ПИ с p-n диодом на оптическую ось с ПЛ, включить тумблер Т в положение «1».

Характеристики магнитного поля в магнетиках

Включить генератор сигналов специальной формы ГС, установить частоту следования модулирующих импульсов Fм=1 кГц, амплитуду импульсов Uм= 2В.

Включить осциллограф, нажать на панели управления осциллографа клавишу «Autorange» (функция авто-установки). Осциллограф автоматически настроит чувствительность и скорость развертки. С помощью клавиш «▲,▼» установить точное значение чувствительности входа, удобное для наблюдения сигнала на экране осциллографа, например Uвх= «0,1V/div» (0,1В/деление), клавишами «◄,►» установить точное значение скорости развертки, удобное для наблюдения сигнала на экране осциллографа, например Vр= «50 μs/div» (50 мкС/деление).

Включить компьютер и создать три папки для записи результатов измерений:

Папка №1 – «p-n диод, фотогальванический режим»;

Папка №2 – «p-n диод, фотодиодный режим»;

Папка №3 – «p-i-n диод, фотогальванический режим».

Для дальнейшей обработки и хранения осциллограмм, осциллограф  соединить с компьютером, нажав на панели управления осциллографа клавишу «Connect».

Для отправки осциллограммы с экрана осциллографа на компьютер, нажать на осциллографе клавишу «Hold/Run» (фиксирование осциллограммы), а затем клавишу «Send».

Изображение, полученное на экране монитора, сохранить в отдельную папку, нажав на клавишу «Save Image». Имя осциллограммы должно соответствовать частоте следования импульса (например: «10 кГц.bmp») (название папки должно соответствовать исследуемому фотодиоду и режиму его включения).

По полученной осциллограмме определить длительность (в делениях шкалы) заднего фронта импульса (τзф), затем пересчитать ее во временное значение по формуле (5):

τзф = τзф[деление]•Vp (5)

результат занести в таблицу 1.

Для каждой частоты модуляции Fм , кГц, рассчитать длительность модулирующего импульса τи по формуле (6):

τи = 0,5ТМ = 0,5(1/ Fм) (6)

Результат занести в таблицу 1.

Повторить п.п. 4 – 9 для частот 5, 10, 15, 20, 40, 60, 80 и 100 кГц, увеличивая на осциллографе скорость развертки.

Результат занести в таблицу 1.

Таблица 1. Данные для определения длительности заднего фронта импульса на выходе приемника излучения с p-n диодом при изменении частоты следования модулирующих импульсов.

Fм , кГц

1

5

10

15

20

40

60

80

100

τзф

τи

Δ, %

б) Фотодиодный режим

Для перевода p-n диода в фотодиодный режим работы переключить тумблер Т приемника излучения в положение «2» и выполнить п.п.4 - 9. для частот 1 – 100 кГц.

Результат занести в таблицу 2.

Таблица 2. Данные для определения длительности заднего фронта импульса на выходе приемника излучения с p-n диодом при изменении частоты следования модулирующих импульсов.

Fм , кГц

1

5

10

15

20

40

60

80

100

τзф

τи

Δ, %

Исследование частотных характеристик p-i-n диода

Установить ПИ с p-i-n диодом на оптическую ось с ПЛ, отрегулировать положение луча и выполнить п.п.4 - 9 для частот 1 – 100 кГц.

Результат занести в таблицу 3.

Выключить осциллограф, генератор сигналов, полупроводниковый лазерный модуль и компьютер.

Данные показать преподавателю.

Таблица 3. Данные для определения длительности заднего фронта импульса на выходе приемника излучения с p-i-n диодом при изменении частоты следования модулирующих импульсов.

Fм , кГц

1

5

10

15

20

40

60

80

100

τзф

τи

Δ, %

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

По данным таблиц 1, 2, 3, для каждой частоты модуляции Fм определить отношение длительности заднего фронта импульса к длительности импульса (Δ,, %) по формуле

 Δ = (τзф / τи) • 100 (7).

Результаты  занести в таблицы 1, 2, 3.

На основании данных таблиц 1, 2, 3 построить графики зависимости Δ от Fм .

По полученным графикам сравнить быстродействие p-n диода при включении его в фотогальваническом и фотодиодном режиме работы. Сравнить быстродействие p-i-n- и p-n диодов. Сделать выводы.

Типичный вид зависимости Δ от Fм для различных схем включения p-n фотодиода и для p-i-n фотодиода представлен на рис.6.

Рис.6.Типичный вид зависимости Δ от Fм для приемников излучения на основе p-n и p-i-n диодов.





ЛИТЕРАТУРА

Бутусов М.М., Галкин С.Л., Оробинский С.П., Пал Б.П. «Волоконная оптика и приборостроение», Издательство «Машиностроение», 1987, c.226-232.

Козанне А., Флере Ж., Мэтр Г., Руссо М. «Оптика и связь», Издательство Москва «Мир», 1984, c.333-339.

Пасынков В.В., Чиркин Л.К. «Полупроводниковые приборы», Издательство «Лань», 2006, с. 384-385.

Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шишков А.Д. «Полупроводниковые приборы», Издательство «Высшая школа», 1973, c. 273-275.

Фриман Р. «Волоконно-оптические системы связи», Москва, Издательство «Техносфера» с. 121-130.


Литература к разделу «Источники и приемники оптического излучения на основе полупроводников»

В. Г. Беспалов, В. Н. Крылов, В. Н. Михайлов. «Основы оптоинформатики. Раздел I», CПб: СПбГУ ИТМО, 2008 г.

В. А. Гуртов. «Твердотельная электроника», М., Техносфера, 2005 г.

О. Н. Ермаков.«Прикладная оптоэлектроника», М., Техносфера,
2004 г.

В. И. Дудкин, Л. Н. Пахомов. «Квантовая электроника. Приборы и их применение», М., Техносфера, 2006 г.

Ю. А. Быстров. «Оптоэлектронные приборы и устройства», М.,
Радио Софт 2001г.

Р. Фриман. «Волоконно-оптические системы связи», М., Техносфера, 2004 г.

Э. Розенштер, Б. Винтер. «Оптоэлектроника», М., Техносфера,
2004 г.

М. Шур. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1992 г.

П. Ю, М. Кардона. «Основы физики полупроводников», М., ФИЗМАТЛИТ, 2002 г.

 О. Звелто. «Принципы лазеров», М., Мир, 1990 г.

  Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А. М. Прохоров. М., СЭ, 1998г.

М. М. Бутусов, С. Л. Галкин, С. П. Оробинский, Б. П. Пал. «Волоконная оптика и приборостроение», Машиностроение, 1987, c.226-232.

Козанне А., Флере Ж., Мэтр Г., Руссо М., «Оптика и связь», М., Мир, 1984, c.333-339.

Пасынков В.В., Чиркин Л.К. «Полупроводниковые приборы», Лань, 2006, с. 384-385.

Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шишков А.Д. «Полупроводниковые приборы», Высшая школа, 1973, c. 273-275.


Термины к разделу «Источники и приемники оптического
излучения на основе полупроводников»

Активная среда (активное вещество) – вещество, в котором осуществлена инверсия населённости, в результате чего может быть получено усиление электромагнитных волн, в отличие от обычной “пассивной” среды, поглощающей электромагнитные волны.

Акцептор – примесный атом в полупроводнике, который может захватить электрон из валентной зоны, что эквивалентно появлению в ней дырки.

Валентная зона полупроводника – энергетическая область разрешённых электронных состояний, полностью заполненная при абсолютном нуле температуры.

Гетероструктура – полупроводниковая структура из разных кристаллов, в отличие от гомогенной полупроводниковой структуры, образованной монокристаллом.

Донор – примесный атом в полупроводнике, ионизация которого (в результате теплового движения или внешнего воздействия) приводит к появлению электрона в зоне проводимости.

Запрещённая зона полупроводника – область значений энергии, которые не могут иметь электроны в идеальном кристалле, т. е. энергетическая щель между валентной зоной и зоной проводимости.

Зона проводимости полупроводника – энергетическая область разрешённых электронных состояний, частично заполненная или пустая (при абсолютном нуле температуры).

Зонная теория твёрдых тел – квантовая теория энергетического спектра электронов в кристалле, согласно которой этот спектр состоит из чередующихся зон (полос) разрешённых и запрещённых энергии.

Когерентность – согласованное протекание во времени и в пространстве нескольких колебаний. Колебания называются когерентными, если разность их фаз остаётся постоянной во времени.

Когерентность света – взаимная согласованность протекания во времени световых колебаний в разных точках пространства и (или) времени, характеризующая их способность к интерференции.

Монохроматическое излучение – электромагнитное излучение одной определённой и строго постоянной частоты.

Обратное смещение - приложение внешнего электрического поля к p–n переходу, когда плюс прикладывается к n-области, а минус – к p-области.

Полупроводники – вещества, удельная электропроводность которых меньше удельной электропроводности металлов, но больше удельной электропроводности диэлектриков.

Полупроводники n-типа (электронные) – полупроводники, содержащие примеси донорного типа.

Полупроводники p-типа (дырочные) – полупроводники, содержащие примеси акцепторного типа.

Полупроводниковый лазер – лазер, активной средой которого является полупроводниковый кристалл.

Примесная проводимость полупроводника – электропроводность, обусловленная электронами и дырками примесных атомов.

Прямое смещение – приложение внешнего электрического поля к p–n переходу, когда плюс прикладывается к p-области, а минус – к n-области.

Собственная проводимость полупроводника – электропроводность, обусловленная собственными электронами и дырками атомов данного вещества.

Собственные полупроводники (полупроводники i- типа) – беспримесные полупроводники.

Уровень Ферми - последний заполненный энергетический уровень при Т=0. В собственном полупроводнике он располагается посередине запрещённой зоны, в полупроводнике n-типа - ближе к зоне проводимости, а в полупроводнике p-типа – ближе к валентной зоне.

Фотодиод – полупроводниковый фотоэлектрический селективный приёмник оптического излучения, обладающий односторонней фотопроводимостью.

Электронно-дырочный переход (p–n переход) – область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости от электронной (n-типа) к дырочной (p-типа).