Файл: Отчет по лабораторной работе 3 по дисциплине Основы оптоэлектроники.docx
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 64
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
фоторезисторов различного физико-химического состава. Это достигается тем, что установка содержит блок, в котором размещены четыре типа фоторезисторов из CdSe и CdS. Конструкция блока фоторезисторов и основные его элементы приведены на рис.4.2, а его принципиальная схема на рис.4.3.
Рисунок 4.2
Рисунок 4.3
Оптическая часть. Оптическая часть установки представлена на рисунке 3 в его левой половине. В данной работе освещение фоторезистора осуществляется с помощью оптического блока, включающего в свой состав блок светодиодов модулированного зеленого (0,55 мкм), красного (0, 64 мкм). Блок светодиодов показан на рис.3 как D1. Для создания фоновой засветки фоторезистора используется светодиод с длиной волны излучения 0.45 мкм – D2. Необходимое для их работы напряжение прямого смещения подается с источников постоянного напряжения, обозначенных V2 и V3 соответственно. Полярность прикладываемого к светодиодам постоянного напряжения соответствует их прямой полярности. Модуляция оптического излучения производится с помощью стандартного генератора Г3-112. Амплитуда переменного напряжения выбирается равной величине постоянного напряжения на светодиоде. Этим достигается 100%-ная модуляция тестового потока источника D1.
Измерение частотных зависимостей
Измерим частотные зависимости фотопроводимости фоторезистора, изменяя частоту измерения fпри ????см = 4 В и ????см = 7 В. Результаты измерения приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Результаты измерений частотных зависимостей
Полученные значения напряжения фотопроводимости
Uфп
прологарифмируем по основанию 10 и представим график логарифмическом масштабе (рисунки 4.1 и 4.2).
Uфп( f)
в двойном
Рисунок 4.1 – График частотных зависимостей ????см = 4В
Рисунок 4.1 – График частотных зависимостей ????см = 7 В
Определим частоту среза фотопроводимости и по ней время жизни неравновесных носителей заряда n, p
Рисунок 4.2 – Определение фотопроводимости при ????см = 4 В
????ср = 17,9 Гц;
= 1
17,9
= 0,056 с = 56000 мкс.
Рисунок 4.3 – Определение фотопроводимости при ????см = 7 В
????ср = 20 Гц;
= 1 = 0,05 с = 50000 мкс.
20
Выделим на прологарифмированной частотной зависимости участки линейной зависимости и для каждого из них определите угол наклона (значение показателя n)
Рисунок 4.4 – Определение угла наклона ????см = 4 В
−1,65
???? = ???? = ???????????????????? ( 3 ) = −0.5
Рисунок 4.5 – Определение угла наклона ????см = 7 В
−2
???? = ???? = ???????????????????? ( 3 ) = −0,588
Таблица 4.3 – Результаты измерений полевых зависимостей
Рисунок 4.2 – Графики полевых зависимостей для 40 Гц и 400 Гц
Рисунок 4.3 – Графики полевых зависимостей для 30 Гц и 300 Гц при включенном светодиоде
Вычислим время пролета неравновесными электронами и дырками фоторезистора размерами (5.6х5.6) мм2:
????
1) ????????
= (0.56 см)2
580 см2⁄В∙с∙2 В
????????
= (0.56 см)2
20 см2⁄В∙с∙2 В
= (0.56 см)2
= 77,2 мкс;
???? 580 см2⁄В∙с∙7 В
????????
= (0.56 см)2
20 см2⁄В∙с∙7 В
Коэффициент усиления фотопроводимости ????фп для заданных значений напряжения V.При этом подвижности носителей заряда для материала фоторезистора CdSe считать равными следующим значениям: ???????? = 580 В⁄см2с,
???????? = 20 В⁄см2с:
1) ????????,???? = 56000 мкс
????фп =
????????,????
????????
????????,????
+
????????
2) ????????,???? = 50000 мкс
????фп =
????фп =
56000
270,3 +
50000
77,2 +
56000
7840 = 214,32
50000
2240 = 669,99
В результате выполнения данной лабораторной работы были изучены процессы, протекающие в фоторезисторе при его освещения непрерывным излучением различной частоты и при различных значениях напряжения, приложенного к фоторезистору, а также вычислены из полученных зависимостей параметров полупроводника.
Так, во-первых, были построены частотные зависимости фотопроводимости фоторезистора при изменении частоты f, задав в первом случае напряжение
смещения, равное ????см = 4 В и во втором случае – ????см = 7 В. По этим зависимостям
Рисунок 4.2
Рисунок 4.3
Оптическая часть. Оптическая часть установки представлена на рисунке 3 в его левой половине. В данной работе освещение фоторезистора осуществляется с помощью оптического блока, включающего в свой состав блок светодиодов модулированного зеленого (0,55 мкм), красного (0, 64 мкм). Блок светодиодов показан на рис.3 как D1. Для создания фоновой засветки фоторезистора используется светодиод с длиной волны излучения 0.45 мкм – D2. Необходимое для их работы напряжение прямого смещения подается с источников постоянного напряжения, обозначенных V2 и V3 соответственно. Полярность прикладываемого к светодиодам постоянного напряжения соответствует их прямой полярности. Модуляция оптического излучения производится с помощью стандартного генератора Г3-112. Амплитуда переменного напряжения выбирается равной величине постоянного напряжения на светодиоде. Этим достигается 100%-ная модуляция тестового потока источника D1.
-
Результаты измерений
Измерение частотных зависимостей
Измерим частотные зависимости фотопроводимости фоторезистора, изменяя частоту измерения fпри ????см = 4 В и ????см = 7 В. Результаты измерения приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Результаты измерений частотных зависимостей
????см = 4 В | | ????см = 7 В | ||
????, Гц | ????фп, мВ | ????, Гц | ????фп, мВ | |
10 | 44 | 10 | 54 | |
20 | 74 | 20 | 92 | |
40 | 110 | 40 | 140 | |
60 | 135 | 60 | 170 | |
100 | 155 | 100 | 190 | |
200 | 135 | 200 | 165 | |
400 | 95 | 400 | 115 | |
600 | 70 | 600 | 90 | |
1000 | 50 | 1000 | 65 | |
2000 | 30 | 2000 | 40 | |
4000 | 20 | 4000 | 25 | |
6000 | 15 | 6000 | 15 |
Полученные значения напряжения фотопроводимости
Uфп
прологарифмируем по основанию 10 и представим график логарифмическом масштабе (рисунки 4.1 и 4.2).
Uфп( f)
в двойном
Рисунок 4.1 – График частотных зависимостей ????см = 4В
Рисунок 4.1 – График частотных зависимостей ????см = 7 В
Определим частоту среза фотопроводимости и по ней время жизни неравновесных носителей заряда n, p
Рисунок 4.2 – Определение фотопроводимости при ????см = 4 В
????ср = 17,9 Гц;
= 1
17,9
= 0,056 с = 56000 мкс.
Рисунок 4.3 – Определение фотопроводимости при ????см = 7 В
????ср = 20 Гц;
= 1 = 0,05 с = 50000 мкс.
20
Выделим на прологарифмированной частотной зависимости участки линейной зависимости и для каждого из них определите угол наклона (значение показателя n)
Рисунок 4.4 – Определение угла наклона ????см = 4 В
−1,65
Рисунок 4.5 – Определение угла наклона ????см = 7 В
−2
???? = ???? = ???????????????????? ( 3 ) = −0,588
Измерение полевых зависимостей
Таблица 4.3 – Результаты измерений полевых зависимостей
При частоте ???? = 40 Гц | | При частоте ???? = 400 Гц | ||
????см, В | ????фп, мВ | ????см, В | ????фп, мВ | |
0,5 | 16 | 0,5 | 15 | |
1 | 34 | 1 | 28 | |
1,5 | 52 | 1,5 | 40 | |
2 | 68 | 2 | 56 | |
2,5 | 74 | 2,5 | 66 | |
3 | 80 | 3 | 80 | |
3,5 | 86 | 3,5 | 90 | |
4 | 88 | 4 | 96 | |
4,5 | 92 | 4,5 | 100 | |
5 | 96 | 5 | 105 | |
5,5 | 100 | 5,5 | 110 | |
6 | 110 | 6 | 115 | |
6,5 | 115 | 6,5 | 115 | |
7 | 120 | 7 | 120 | |
7,5 | 125 | 7,5 | 125 | |
8 | 135 | 8 | 130 | |
8,5 | 140 | | ,5 | 135 |
9 | 150 | | 9 | 140 |
9,5 | 150 | | 9,5 | 145 |
9,9 | 155 | | 9,9 | 145 |
Рисунок 4.2 – Графики полевых зависимостей для 40 Гц и 400 Гц
Рисунок 4.3 – Графики полевых зависимостей для 30 Гц и 300 Гц при включенном светодиоде
Вычислим время пролета неравновесными электронами и дырками фоторезистора размерами (5.6х5.6) мм2:
????
1) ????????
= (0.56 см)2
580 см2⁄В∙с∙2 В
1 2 3 4 5
= 270,3 мкс;
????????
2) ????
= (0.56 см)2
20 см2⁄В∙с∙2 В
= (0.56 см)2
= 7840 мкс.
= 77,2 мкс;
???? 580 см2⁄В∙с∙7 В
????????
= (0.56 см)2
20 см2⁄В∙с∙7 В
= 2240 мкс.
Коэффициент усиления фотопроводимости ????фп для заданных значений напряжения V.При этом подвижности носителей заряда для материала фоторезистора CdSe считать равными следующим значениям: ???????? = 580 В⁄см2с,
???????? = 20 В⁄см2с:
1) ????????,???? = 56000 мкс
????фп =
????????,????
????????
????????,????
+
????????
2) ????????,???? = 50000 мкс
????фп =
????фп =
56000
270,3 +
50000
77,2 +
56000
7840 = 214,32
50000
2240 = 669,99
5 Выводы
В результате выполнения данной лабораторной работы были изучены процессы, протекающие в фоторезисторе при его освещения непрерывным излучением различной частоты и при различных значениях напряжения, приложенного к фоторезистору, а также вычислены из полученных зависимостей параметров полупроводника.
Так, во-первых, были построены частотные зависимости фотопроводимости фоторезистора при изменении частоты f, задав в первом случае напряжение
смещения, равное ????см = 4 В и во втором случае – ????см = 7 В. По этим зависимостям