vvvvvvvvv

Střední průmyslová škola elektrotechnická v Brně, Kounicova 16

Jméno a příjmení: Petr XXX Třída: S4P Skupina: 1

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ

Název úlohy: Měření vlastností fotosoučástek Č. úl.: 9

Zkoušený předmět: Fotoreszistor, fotodioda

Datum měření: 11.1 2006

Datum odevzdání: 18.1 2006

Počet stran: 9

Počet grafických příloh: 0

Klasifikace: Podpis žáka:

Zadání, schéma, měřící přístroje, rozbor úlohy, postup měření, zpracování měření, hodnocení výsledků

ZADÁNÍ: 1) Změřte závislost fotoodporu na osvětlení. 2) Změřte napětí fotodiody naprázdno v závislosti na osvětlení. 3) Změřte VA charakteristiku fotodiody v závislosti na osvětlení. ROZBOR: Fotorezistor – je součástka jejíž odpor je závislý na osvětlení. Při konstantním osvětlení se chová jako odpor s určitou hodnotou. Změna odporu na osvětlení (v luxech) je přibližně logaritmická. Součástka je tvořena polovodičem lépe řečeno polovodičovou cestou. Jestliže na tuto složením specielně uzpůsobenou polovodičovou cestu dopadá záření o určité frekvenci (barvě) tak způsobí vyražení náboje z vazeb a udělá polovodič vodivější, tím klesne odpor fotorezistoru. Foton k vyražení náboje musí mít určitou energii a tím je dána frekvence záření při které fotorezistor pracuje. Při zvyšujícím se osvětlení zvětšujeme i počet vyrážených nábojů a tím i vodivost polovodiče => při zvyšujícím se osvětlení na pracovní frekvenci fotorezistoru snižujeme elektrický odpor fotorezistoru. Předpokládaná přibližná charakteristika fotorezistoru elektrického odporu na luxech je klesající logaritmus.

Schéma pro změření odporu fotorezistoru na osvětlení je následující:

~220

Při měření se nastavuje osvětlení a odečítá se napětí na rezistoru a proud rezistorem. Následně se spočítá odpor. Viz. postup.

Fotodioda – je plošná polovodičová dioda která je konstrukčně uzpůsobena tak aby se do oblasti jejího PN přechodu mohlo dostat záření. Nesvítí li do oblasti PN záření tak má dioda stejnou VA charakteristiku jako obyčejná dioda. V případě osvětlení se snižuje závěrný odpor diody, který jsme měřili. V otevřeném směru diody se téměř nic nemění až na snížení charakteristiky (dioda se chová chvíli jako zdroj a zdrojem i je). Chování diody jako zdroje se měří v druhé úloze. Na diodu se připojí voltmetr. Dioda se osvítí světlem. Na diodě se vytvoří napětí, které se změří pomocí voltmetru. Toto napětí by mělo být logaritmicky závislé na luxech. Čím větší osvětlení tím logaritmicky větší napětí.

Graf závislosti napětí na osvětlení by měl vypadat zhruba takto:

Schéma pro měření charakteristik diody v závěrném směru:

~220

Schéma pro měření závislosti napětí na osvětlení u fotodiody na prázdno:

~220

POSTUP: Fotorezistor – zapojíme obvod dle schématu. Na regulátoru síťového napětí nastavujeme osvětlení fotorezistoru a u těchto osvětlení odečteme napětí a proud. Zapíšeme hodnoty napětí, proudu pro několik osvětlení a po měření dopočteme odpor. Měření VA charakteristiky fotodiody pro různá osvětlení – obvod zapojíme dle schématu. Osvětlení nastavujeme obdobně jako u fotorezistoru. Na zdroji nastavujeme napětí. Toto napětí odečítáme z voltmetru zároveň s protékajícím proudem, který ukazuje ampérmetr. Naměříme několik hodnot pro jednu hodnotu osvětlení. A poté postup opakujeme pro jiné osvětlení. Měření napětí fotodiody na prázdno – zde nastavujeme pouze různá osvětlení dle předchozích příkladů a pro tato osvětlení odečítáme napětí, která ukazuje voltmetr.

ZPRACOVÁNÍ MĚŘENÍ: Fotorezistor

E Ux Ix Rx [lx] [V] [mA] [Ω] 500 4,66 7,4 630 450 4,7 7 671 400 4,7 6,6 712 350 4,72 6,2 761 300 4,74 5,8 817 250 4,75 5,4 880 200 4,8 4,8 1000 150 4,84 4 1210 100 4,86 3,3 1473 50 4,91 2,3 2135

Závislost fotoodporu na osv ětleni

0

500

1000

1500

2000

2500

0 100 200 300 400 500 600

lx

R

Měření napětí fotodiody na prázdno

E U [lx] [mV] 500 44,3 450 42 400 38,2 350 35,8 300 32,5 250 29,2 200 24,7 150 20 100 15 50 9,7

Zavislost nap ětí fotodiody na osv ětlení

0

10

20

30

40

50

0 200 400 600

E[lx]

U[mV]

Měření VA charakteristiky fotodiody

500lx 350lx 200lx Uz Iz Uz Iz Uz Iz [V] [mA] [V] [mA] [V] [mA] 1 0,235 1 0,195 1 0,14 2 0,245 2 0,21 2 0,155 3 0,265 3 0,235 3 0,17 4 0,28 4 0,26 4 0,195 5 0,32 5 0,285 5 0,22 6 0,345 6 0,31 6 0,25 7 0,375 7 0,34 7 0,28 8 0,41 8 0,345 8 0,31 9 0,445 9 0,4 9 0,345 10 0,48 10 0,44 10 0,38

VA charakteristika fotodiody v záv ěrném směru

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 5 10 15U[V]

I[mA]

200 lx 350 lx 500 lx

ZÁVĚR: Všechny charakteristiky vyšly přesně dle očekávání. Jediná patrná odchylka vznikla při měření VA charakteristiky fotodiody kde u 350 luxu je patrná odchylka. Ta může být způsobena možná i drbnutím do aparatury a snížením světla dopadajícího na fotodiodu a nebo nepřesností přístrojů.

POUŽITÉ M ĚŘÍCÍ PŘÍSTROJE A POMŮCKY

Označení Přístroj - pomůcka

Výrobce typ přístroje

Rozsah Evidenční číslo Výrobní číslo

Poznámka

V Voltmetr - 60mV-6V 700-22-225 -

mA Ampérmetr - 0,6-600mA 365 -

R Fotoodpor - - wk 65075 -

- Měřící trubice - - 303-23-321 -

- Regulátor síťového Napětí -

8-97% 616-23-321 -

SZ Stabilizovaný zdroj - 30V -3A 699-23-321 -

V Voltmetr - 1,2-600V 166 -