|
ТУ-София
ФЕТТ, катедра „Електронна техника”
Полупроводникови елементи
|
Име
|
|
фак.№
|
Факултет
|
|
група
|
Дата
|
|
Изследване на светодиоди (СД).
Задание:
I. Въпроси за предварителна подготовка
1. Пояснете накратко принципът на действие на светодиода.
2.В обща координатна система начертайте ВАХ на полупроводников диод от Si, червен, зелен и син СД. За всеки диод посочете приблизителни числени стойности на напрежението в право свързване .
3. Дефинирайте понятието спектрална характеристика на светодиод. От какво се определя λmax в спектъра на излъчване на светодиода?
4.Напишете аналитична зависимост, даваща връзката между дължината на вълната на излъчената светлина λmax и широчината на забранената зона на пп.материал, от който е нарванен СД. Как се променя напрежението на отпушване на СД при повишаване на λmax.
5. Начертайте най-простата схема на свързване на светодиод и посочете начина за оразмеряването й за ток IF=10mA , захранващо напрежение E= 12V и син светодиод.
Забележка !
- отговорите на поставените въпроси касаят предварителната подготовка на студентите за лабораторните упражнения по дисциплината “ППЕ“ . Това е и теоретичната част на протокола за конкретното упражнение.
- всеки студент в началото на упражнението представя в писмен вид (подготвени на ръка) отговорите на така поставените въпроси. При липса на този материал студентът НЕ СЕ ДОПУСКА до лабораторно упражнение.
II.Практически измервания :
1. Да се снемат в права посока волт-амперните характеристики на светодиоди с различен цвят на светене. Получените резултати да се нанесат в табл. 1.
2. Да се включат паралелно, в права посока следните комбинации от по два СД – IR-R, R-G, Y-G и Y-B . Да се наблюдава излъчването им при ток IF=20mA. Да се обясни наблюдавания ефект.
III. Графична част :
3. Да се построят графично снетите волт-амперни характеристики в обща координатна система, за всички изследвани светодиоди.
4.За всички изследвани светодиоди да се апроксимират линейно-отсечково снетите волт-амперни характеристики и се определят параметрите на еквивалентната схема :
- напрежение на отпушване ;
- съпротивление, определящо наклона на ВАХ.
Получените резултати да се нанесат в табл. 2 .
IV.Изчислителна част.
5. Да се определи широчината на забранената зона W,на полупроводниковите материали, от които са произведени изследваните светодиоди.
им при плавно увеличаване на протичащия ток. Да се обясни наблюдавания ефект.
6. Да се начертае и оразмери, за стойност на тока 10 mА, най-простата схема на свързване на светодиод. Изчисленията да се направят за инфрачервен, червен и син светодиод.
II. Указания за работа.
Преди да започне снемането на волт-амперната характеристика /ВАХ/ на светодиода е необходимо да се разпознаят изводите му - А и К , за да включим диода в права посока. За целта се сравняват по дължина двата извода . По-дългият извод на светодиода е анод /А/, а по-късият извод е катод /К/. Ако изводите на светодиода са скъсявани /напр. демонтиран е от печатна платка /, този метод не може да се използува. В този случай наблюдаваме корпуса на светодиода от страната на изводите му. Вижда се , че корпусът не представлява идеална окръжност, а в близост до единия извод е скосен. Този извод на светодиода е катода /К/- фиг.1.
След разпознаване на изводите светодиодът /СД/ се включва в разположения на макета куплунг, така че да е поляризиран в права посока.
Работи се по схемата от фиг.2. За снемане на ВАХ в права посока се задават стойности на протичащия през СД ток /съгласно табл. 1./ и за всяка стойност на тока се измерва напрежителния пад върху диода.
Стойностите на тока се задават с потенциометъра P1, а се отчитат с помощта на аналоговия мултимер на обхват 25mA. Стойността на напрежителния пад върху диода се отчита с цифровия мултимер на обхват 2V или 20V , в зависимост от това, кой диод се изследва. Получените резултати се нанасят в табл. 1 .
-
Табл.1
|
IF,mA
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
6
|
8
|
10
|
12
|
14
|
16
|
18
|
20
|
UF,V
|
инфрачервен
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
червен
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
суперчервен
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жълт
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зелен
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
син
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бял
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Снетите ВАХ се построяват графично, върху милиметрова хартия, в обща координатна система. Мащаба по абцисната ос се избира в зависимост от най-големия напрежителен пад върху светодиодите / за синия СД/. Мащаба по ординатната ос се избира в зависимост от най-голямата стойност на тока - 20mA.
След построяване на ВАХ на светодиодите се осъществява линейно-отсечковата апроксимация. За целта ВАХ в стръмната си част се апроксимира с права линия, максимално припокриваща се с реалната ВАХ /фиг.3/.
В точката, в която апроксимиращата права, пресича абцисната ос се отчита напрежението U0. Целта на апроксимацията е светодиода, който е нелинеен елемент да се замени с еквивалентна схема, включваща само линейни елементи - U0 и R.
Стойността на R се определя от зависимостта:
Получените резултати се нанасят в табл.2. табл.2
Диод
|
инфрачервен
|
червен
|
суперчервен
|
жълт
|
зелен
|
син
|
U0
|
|
|
|
|
|
|
R[Ω]
|
|
|
|
|
|
|
ΔW
|
|
|
|
|
|
|
Широчината на забранената зона W на полупроводниковия материал, от който е направен съответния светодиод се определя от зависимостта, даваща връзка между дължината на вълната на излъчената светлина и W.
Дължината на вълната за съответния цвят на светене се взима от учебник или каталог, а получените резултати се нанасят в табл. 2.
Целта на пета точка от заданието е да се наблюдава, кой от СД започва да свети пръв, а при установена стойност на тока да се види, кой от светодиодите свети и колко ярко.
Целта на шеста точка от заданието е да се оразмери най-простата схема на свързване на СД, включваща източник на напрежение, резистор и светодиод. Стойността на напрежението се избира самостоятелно и се определя стойността на резистора, така че протичащият ток да има стойност 10mA.
III.Протокол.
Протоколът трябва да съдържа:
1.Задание.
2.Теоретична част - отговорите на въпросите за предварителна подготовка.
3.Експериментални резултати -това са таблиците с измерените стойности на тока и напрежението.
4.Графична част - тук спадат построените графично на мм. хартия ВАХ. Към графичната част спадат и допълнителните построения към ВАХ, за апроксимацията на характеристиката и определяне на елементите на еквивалентната схема.
5.Изчислителна част -това са изчисленията за определяне на R, U0 и W. Тук влизат и принципната електрическа схема на свързване на СД и изчисленията за определяне на токоограничаващия резистор.
6.Изводи.
Тази част от протокола е най-важна,защото се извършва самостоятелно и показва дали правилно са проведени изследванията и осмислени получените резултати. Тук се записват и резултатите от т.5 на заданието.
Сподели с приятели: |