Laboratorní cvičení č.15 Název: Měření na optoelektronických prvcích Zadání: Změřte voltampérovou charakteristiku fototranzistoru, fotodiody (fotovodivostní a fotovoltaický režim) a fotorezistoru pro pět různých intenzit osvětlení.u fotorezistoru určete pro každou intenzitu osvětlení, aktuální velikost jeho odporu. U fotodiody ve fotovoltaickým režimu určete maximální výkon získaný při daném osvětlení E..(Lx). Popis měřeného předmětu: Zde bude uvedeno: popis součástek, včetně nákresu předpokládaných charakteristik, které budete měřit. Popis součástek - Fotorezistor - Fotodioda Předpokládaná charakteristika fotodiody. - Fototranzistor Teoretický rozbor: Výpočet maximálního výkonu fotodiody při daném osvětlení E..(Lx).(např.500Lx).Pro zapojení Měření voltampérové charakteristiky fotodiody (fotovoltaický režim) je možné najít takovou hodnotu odporu R2, při
kterém je výkon pro dané osvětlení na zátěži R2 maximální.tento režim je vyžíván u solárních panelů, které jsou vytvořeny soustavami velkoplošných diod. P 500Lx =U df max *I df max Idf max D1 R2 Udf max Legenda: P 500Lx maximální hodnota výkonu fotodiody při intenzitě osvětlení 500lx U df max maximální hodnota napětí I df max maximální hodnota proudu Schéma zapojení: a) Měření voltampérové charakteristiky fototranzistoru Zn1 + - R1 Un MP1 A Ic T1 Uce V MP2 b) Měření voltampérové charakteristiky fotodiody (fotovodivostní režim) + Zn1 - R1 Un MP1 A Idr D1 Udr V MP2 c) Měření voltampérové charakteristiky fotodiody (fotovoltaický režim) R2 Idf D1 Udf V MP2 A MP1
d) Měření odporu fotorezistoru W MP3 R3 e) Zdroj světla Seznam použitých přístrojů: R1=10K (odporová dekáda) R2 (odporová dekáda) MP1 - MP2 - MP3 - Zn1 - Zn2 - Zde bude uvedeno označení přístroje ve schématu,název, typ,parametry (třída přesnosti, vnitřní odpor a atd), inventární číslo Popis postupu měření: Zapojíme obvod podle schématu e) (zdroj světla). Pomoci luxmetru nastavíme svítivost led diod. Fototranzistor: Zdroj světla přiložíme k fototranzistoru a měníme napětí U ce a zapisujeme proud Ic. Fotodioda (fotovodivostní režim): Na regulovaném zdroji měníme napětí a s měřících přístrojů odečítáme hodnoty napětí U dr a proud I dr. Fotodioda (fotovoltaický režim): V tomto zapojení nastavujeme hodnotu odporu R2 a zapisujeme hodnoty napětí U df a proud I df. V tomto zapojení fotodiody (fotovoltaický režim) se také snažíme najít takovou hodnotu odporu R2, při kterém je napětí U df a proud I df pro dané osvětlení na zátěži R2 maximální.
Fotoodpor: Při měření odporu fotorezistoru měníme hodnotu intenzity osvětlení zdroje světla, kterou ověřujeme pomocí luxmetru, a zapisujeme naměřenou hodnotu odporu a intenzitu osvětlení. Tabulky: Seznam naměřených hodnot: Voltampérová charakteristika fototranzistoru E (Lx) U ce (V) 0 1 2 3 4 100 I c1 (ma) 200 I c2 (ma) 300 I c3 (ma) 400 I c4 (ma) 500 I c5 (ma) Voltampérová charakteristika fotodiody (fotovodivostní režim) E (Lx) U dr (V) 0 1 2 3 4 100 I dr1 (ma) 200 I dr2 (ma) 300 I dr3 (ma) 400 I dr4 (ma) 500 I dr5 (ma) Poznámka napětí U dr a proud I dr uvádět v záporných hodnotách Voltampérová charakteristika fotodiody (fotovoltaický režim) E (Lx) U df (mv) 0 100 200 300 400 100 I df1 (μa) 200 I df2 (μa) 300 I df3 (μa) 400 I df4 (μa) 500 I df5 (μa) Poznámka proud I df uvádět v záporných hodnotách
Závislost odporu na osvětlení E (Lx) 0 100 200 300 400 500 R (Ω) Legenda: E (Lx) - intenzita osvětlení U ce - napětí na přechodu kolektor emitor u fototranzistoru I c - kolektorový proud fototranzistoru U dr - reverzní napětí na fotodiodě (fotovodivostní režim) I dr - reverzní proud na fotodiodě (fotovodivostní režim) U df - napětí na fotodiodě (fotovoltaický režim) I df - proud fotodiodou (fotovoltaický režim) R - odpor fotorezistoru Požadavky přehledná tabulka, legenda, vzorový výpočet použitý v tabulce Grafy: Zde bude zobrazena VA charakteristika fototranzistoru Zde bude zobrazena VA charakteristika fotodiody (fotovodivostní režim) Zde bude zobrazena VA charakteristika fotodiody (fotovoltaický režim) Zde bude zobrazena závislost odporu fotorezistoru na intenzitě osvětlení Požadavky čitelnost, přehlednost, název grafu, popis os včetně jednotek, legendu Vyhodnocení: Zde bude uvedeno: - zhodnocení výsledků měření - porovnání výsledků měření s teoretickým rozborem - popsat chyby, kterých jste se dopustili během měření a případně navrhnou způsob jejich odstranění - popsat co vám měření této úlohy přineslo - z jakých informačních zdrojů jste čerpali - co vám činilo největší potíže