На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


контрольная работа Контрольная работа по «Устройства оптоэлектроники»

Информация:

Тип работы: контрольная работа. Добавлен: 15.10.2012. Сдан: 2012. Страниц: без рисунков. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


?Федеральное агентство связи
 
Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики
Межрегиональный центр переподготовки специалистов
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Контрольная работа
по предмету «Устройства оптоэлектроники»
 
 
 
 
 
 
Выполнил:
Группа:
Вариант: 01
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2012

Задача № 1
Изобразить структуру фотоприемника. Изобразить ВАХ фото-приемника. Дать определение основным параметрам. Пояснить принцип работы фотоприемника.
Таблица 1. Варианты и типы фотоприемников
Вариант
Тип фотоприемника (ФП)
1
Фотодиод со структурой р-i-n
Решение:
Фотодиоды с p–i–n структурой
Структура фотодиода
Расширение частотного диапазона фотодиода без снижения его чувствительности возможно в p-i-n структурах (рис. 1). Фотодиоды p-i-n отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, низкой стоимостью.

Рис.1. Фотодиод с p-i-n структурой.
В p-i-n структуре i-область заключена между двумя областями противоположного типа электропроводимости и имеет удельное сопротивление, в 106-107 раз больше, чем сопротивление легированных областей n- и p-типов. При достаточно больших обратных напряжениях сильное и почти однородное электрическое поле напряженностью Е распространяется на всю i-область. Поскольку эта область может быть сделана достаточно широкой. Такая структура создает основу для получения быстродействующего и чувствительного приемника. Дырки и электроны, появившиеся в i-области за счет поглощения излучения, быстро разделяются электрическим полем. Энергетическая диаграмма p-i-n диода при обратном смещении представлена на рисунке 2.

Рис.2. Энергетическая диаграмма p-i-n фотодиода
Около 90% излучения поглощается непосредственно в i-области.
Принцип работы фотодиода с p-i-n структурой и основные параметры

Рис.3. Конструкция p-i-n фотодиода
В p-i-n фотодиоде между областями с проводимостями р+ (база) и n+ (коллектор) расположен слой i (слой поглощения фотонов) собственной проводимости полупроводника (i – intrinsic). Фотоны вводятся в детектор через окно, имеющее тонкий слой просветляющего покрытия (толщина около ?/4) с показателем преломления, согласующим разные среды – стекловолокно (nОВ ?? 1,46) и полупроводник (nПП ?? 3,5). В базе и коллекторе повышена концентрация носителей зарядов. В слое поглощения может создаваться некоторый примесный фон.
В основе работы фотодиода лежит обратно смещенный p - n переход. При нулевом смещении (ЕСМ=0) ток дрейфа, протекающий через переход, сбалансирован противоположными токами из-за диффузии основных носителей. При ЕСМ?0 диффузия прекращается. Фототок возникает при освещении i – слоя излучением определенной длины волны. При этом образуются пары "электрон – дырка". На них воздействует поле, созданное источником ЕСМ и сосредоточенное в i – слое. Это поле заставляет дрейфовать электроны и дырки. Создается фототок дрейфа

Где е – заряд электрона (1,6 •10 -19 Кл),
N – число электронов, прошедших из валентной зоны в зону проводимости.
Однако не все фотоны вызывают образование пар "электрон – дырка". По этой причине вводится понятие квантовой эффективности - соотношение числа электронов и фотонов в фотодетекторе:

Величина фототока определяется

Учитывая, что число фотонов зависит от мощности излучения

величина фототока может быть представлена

где h – постоянная Планка, с – скорость света, ? - длина волны излучения.
Чувствительность фотодиода оценивается

Для фотодиодов характерна спектральная чувствительность за пределами длины волны

На рисунке 4 приведены характеристики спектральной чувствительности фотодиодов на основе кремния Si и германия Ge.

Рис. 4. Спектральная чувствительность фотодиодов
Завалы спектральной характеристики обусловлены длинноволновой границей чувствительности и шунтирующим действием емкости запертого p - n перехода на высоких частотах, когда из-за высокой энергии фотоны не успевают взаимодействовать атомом материала.
Полоса детектируемых частот фотодетектора оценивается на уровне 0,707 от максимальной чувствительности.
Эквивалентная электрическая схема фотодиода позволяет оценивать частотные свойства фотодетектора для электрических сигналов (рисунок 5).

Рис. 5. Эквивалентная электрическая схема фотодиода
На вольт-амперной характеристике фотодиода можно увидеть предельное значение ЕСМ (т.е. Епроб) и величину темнового тока, протекающего через прибор при отсутствии освещения (рисунок 6).

Рис. 6. Семейство ВАХ фотодиода
Темновой ток чаще всего обусловлен поверхностным током утечки. Он сильно зависит от температуры.
Быстродействие фотодиода зависит от времени нарастания фототока при воздействии на фотодиод импульса оптической мощности (рисунок 7).
 

Рис. 7. Характеристика быстродействия
Величина ?б определяется временем дрейфа носителей через i-область.
Повышение быстродействия обусловлено тем, что процесс диффузии через базу, характерный для обычной структуры, в р-i-n структуре заменяется дрейфом носителей через i-область в сильном электрическом поле.
Время дрейфа дырок tдр через i-область шириной w составляет:

где Е- напряженность электрического поля в i-области; m р- подвижность дырок; vр=m рЕ- скорость дрейфа дырок в электрическом поле.
При напряженности электрического поля примерно 2•106 В/м достигается максимальная скорость дрейфа носителей v=(6?8)•104 м/с.
В этом случае при ? =10-2 см получим tдр ??10-9 ? 10-19с. Диапазон частот для этого диода ? f?? 109Гц. Это быстродействующие кремневые фотодиоды.
Отношение времени дрейфа носителей через i - область в p-i-n фотодиоде к времени диффузии через базу в p-n фотодиоде можно представить в виде:

Т.к.
Следовательно, уже начиная с Uобр=0,1?0,2 В p-i-n фотодиоды имеют преимущество в быстродействии.
Таким образом, фотодиоды с p-i-n структурой имеют следующие основные достоинства:
1.      Сочетание высокой чувствительности (на длине волны ? ? 0,9 мкм практически достигнут теоретический предел чувствительности Sф?? 0,7 А/Вт) и высокого быстродействия.
2.      Возможность обеспечения высокой чувствительности в длинноволновой области спектра при увеличении ширины i-области.
3.      Малая барьерная емкость.
4.       Малые рабочие напряжения в фотодиодном режиме, что обеспечивает электрическую совместимость p-i-n фотодиодов с интегральными микросхемами.
К недостаткам p-i-n структуры следует отнести требование высокой чистоты i-базы и плохую технологическую совместимость с тонкими легированными слоями интегральных схем
 
Задача № 2
Определить длинноволновую границу фотоэффекта ?гр и фоточувствительность приемника. Изобразить вид спектральной характеристики фотоприемника и указать на ней ?гр.
Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 2.
Таблица 2. Варианты и данные фотоприемников
Вариант
Тип ПП материала
Квантовая эффективность, ?
Ширина запрещенной зоны ?W, эВ
0
Ge
0,2
0,6

 
Решение:
Определим длину волны, выше которой излучение перестает существовать:

Определим фоточувствительность Sф :

где ? - длина волны фотона, мкм; Iф - фототок, А; Фе - поток излучения, Вт.


Рис.8. Спектральная характеристика фотоприемника
 
Задача №3
Изобразить принципиальную схему включения семисегментного полупроводникового индикатора. Описать принцип действия индикатора. Указать какой цифровой код и состояния выходов дешифратора соответствуют индикации цифры, соответствующей последней цифре Вашего (пароля). Результаты оформить в виде таблицы истинности.
Решение:

Рис.9. Принципиальная схема включения семисегментного полупроводникового индикатора
 
Все знаковые индикаторы подключаются к цифровым устройствам через дешифраторы, при увеличении числа светящихся точек быстро возрастает разрядность дешифратора, поэтому индикаторные элементы матричных панелей подключаются к дешифраторам через адресные шины. При отображении буквенно — цифровой информации используется дешифратор и блок ПЗУ. Дешифратор преобразует код цифры или буквы в двумерный код описывающий графическое изображение знака. ПЗУ хранит информацию о конфигурации всех отображаемых знаков в виде двумерных кодов.
Управляются матричные панели 2 способами:
1. Статическим
2. Динамическим.
При статическом способе управляющее устройство находит адреса светящихся точек и подключает соответствующие провода к источнику питания, выбранные элементы излучают свет до смены изображения, такой способ удобен для индикации результатов измерений (данных графика и т. д.).
При динамическом способе отображается подвижные изображения. Отдельные ячейки панели возбуждаются импульсным источником и излучают свет в течение короткого интервала времени. Все изображение получается путем многократного возбуждения.
 

Рис.10. Семисегментный шрифт: таблица истинности для СД.
 
Таблица 3. Входной двоичный код и состояния выходов дешифратора.
Номер варианта
Входной код
Состояние выходов дешифратора
23
22
21
20
А?
В?
С?
D?
Е?
F?
G?
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
Задача № 4
Изобразить схему включения светодиода, с указанием полярности включения источника питания Uпит и номинала ограничительного сопротивления Rогр . Рассчитать какую силу света обеспечивает светодиод, при заданных Uпит и Rогр. Определить длину волны соответствующую максимуму спектрального распределения. Исходные данные Вашего варианта указаны в табл. 4.
Таблица 4. Варианты и исходные данные задачи №4
№ варианта
Тип светодиода
Напряжение питания Uпит, В
Номинал ограничительного сопротивления, Ом
0
АЛ102В
5
510
 
Электрические и световые справочные параметры
при Токр= 25 ? С:
Сила света, не менее:
АЛ102В …………………………………………….………….….…..0,2 мкд
Цвет свечения:
АЛ102В ………………………………………………………….….зеленый
Максимум спектрального распределения излучения на длине волны:
АЛ102В ……………………………………………………………0,53 мкм

Рис.11. Схема включения светодиода
Для того чтобы определить какую силу света обеспечивает светодиод, при  заданных  Uпит  и  Rогр , необходимо найти Iпр сид . Для этого построим линию нагрузки : при  Iпр сид =0, Uпр сид=Uпит=5В, 
при U пр сид = 0 Iпр сид = Uпит/Rогр= 5/510 = 9,8
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.