Курсовая работа по дисциплине: Оптоэлектроника и нанофотоника. Вариант 05

Дисциплина «Оптоэлектроника и нанофотоника» должна обеспечить естественнонаучную и базовую подготовку студентов, необходимую для изучения специальных устройств и систем, использующих оптоэлектронные приборы.

Изучение дисциплины должно подготовить студента к самостоятельным решениям при рациональном выборе перспективных типов оптоэлектронных приборов, режимов их работы в телекоммуникационных устройствах и системах. Данный курс базируется на содержании курсов «Теория электрических цепей», «Химия», «Физика», «Электронные твердотельные приборы и микроэлектроника», «Физические основы электроники», «Электроника».

Учебными планами подготовки студентов очной и заочной форм обучения планируется выполнение курсовой работы, предусматривающей решение четырех задач.

Номер варианта для решения первой и третьей задач должен соответствовать последней цифре Вашего пароля, номер варианта при решении второй и четвертой задач должен соответствовать предпоследней цифре вашего пароля.
Варианты задач курсовой работы
Задача No 1

Изобразить структуру фотоприемника. Изобразить ВАХ фотоприемника. Дать определение основным параметрам. Пояснить принцип работы фотоприемника. Привести примеры устройств использующих, рассматриваемый Вами фотоприемник.


Таблица 1 – Варианты и типы фотоприемников

Вариант

Тип фотоприемника (ФП)

0

Фотодиод на основе р-n перехода

1

Фотодиод со структурой р-i-n

2

Фотодиод с барьером Шоттки

3

Фотодиод с гетероструктурой

4

Лавинный фотодиод

5

Фотодиод - транзистор
6

Составной фототранзистор
7

Фототранзистор

8

Фототиристор

9

Фоторезистор


Задача No 2

Определить длинноволновую границу фотоэффекта λгр и фоточувствительность приемника. Изобразить вид спектральной характеристики фотоприемника и указать на ней λгр.

Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 2.


Таблица 2 – Варианты и данные фотоприемников

Вариант

Тип ПП материала

Квантовая эффективность, η

Ширина запрещенной зоны ΔW, эВ

0

Ge

0,2

0,6

1

Si

0,7

1,12

2

GaAs

0,6

1,41

3

PbS

0,2

0,29

4

InAs

0,3

0,39

5

CdS

0,4

2,5

6

CdSe

0,2

1,8

7

InGaAs

0,3

0,7

8

GaAsP

0,5

1,6

9

GaHeAs

0,4

1,5


Задача No 3

Изобразить принципиальную схему включения семисегментного полупроводникового индикатора. Описать принцип действия индикатора. Указать какой цифровой код и какие состояния выходов дешифратора определяют индикацию цифры, соответствующей последней цифре Вашего пароля. Результаты оформить в виде таблицы истинности.


Таблица 3 – Входной двоичный код и состояния выходов дешифратора.




Задача No 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 таблице 4.


Таблица 4. Варианты и исходные данные задачи No4

Вариант

Тип светодиода

Напряжение питания Uпит, В

Номинал ограничительного сопротивления, Ом

0

АЛ102В

5

510

1

АЛ316А

9

680

2

АЛ307Б

12

910

3

АЛ102Д

15

1200

4

АЛ316Б

8

820

5

АЛ307В

6

470

6

АЛ102Г

9

680

7

АЛ316А

15

110

8

АЛ102Б

7

560

9

АЛ307Г

12

1000


Пример решения задачи No4

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 варианта указаны в таблице

Вариант

Тип светодиода

Напряжение питания Uпит, В

Номинал ограничительного сопротивления, Ом

4

АЛ316Б

8

820




1. Для того чтобы определить какую силу света обеспечивает светодиод, при заданных UПИТ и RОГР необходимо найти IпрСИД - Для этого построим линию нагрузки:

при IпрСИД = 0 UпрСИД = UПИТ = 8 В,

при UпрСИД = 0 IпрСИД = UПИТ / RОГР = 8/820 = 9,7 мА.



Найдем IпрСИД при заданных UПИТ и RОГР:

Iпрсид = (UПИТ - UпрСИД) / RОГР = (8 - 1,7) / 820 = 7,7 мА

2. По зависимости силы света I0 = F(IпрСИД) определим какую силу света обеспечивает светодиод



Сила света I0 = 0,4 мкд

З. По спектральной характеристике определить длину волны соответствующую максимуму спектрального распределения.



А, = 0,67 мкм


Правила выполнения курсовой работы
При выполнении курсовой работы необходимо соблюдать следующие правила:

1. В курсовой работе обязательно должен быть указан год издания методического пособия, которым пользовался студент, и должны быть записаны условия задач.

2. Решение задач должно сопровождаться подробными пояснениями по каждому пункту задания.

3. Все графические построения надо выполнять карандашом, отчетливо и аккуратно.

4. Все величины, определяемые из графика, должны быть указаны на этом графике.

5. Если работа не допущена к защите, то исправление решения задач или их новое решение производятся на чистых листах работы.

6. В конце работы студент должен указать литературу, которой он пользовался при выполнении курсовой работы, поставить свою подпись и дату выполнения работы.


Приложение 1
Справочные данные светодиодов АЛ102

1.Особенности.

Светодиоды фосфидогаллиевые эпитаксиальные с направленным излучением. Выпускаются в металлостеклянном корпусе.

Маркируются цветными точками на корпусе: АЛ102А – одна красная; АЛ102Б – две красные; АЛ 102В – одна зеленая; АЛ 102Г – три красные; АЛ102Д – две зеленые; ЗЛ102А – одна черная; ЗЛ102Б – две черные; ЗЛ102В – одна белая; ЗЛ102Г – три черные; ЗЛ102Д – две белые точки.

2. Электрические и световые параметры при Токр= 25 С:

Сила света, не менее:

АЛ102А............................................................0,04 мкд

АЛ102Б, ЗЛ102Б..........................................0,1 мкд

АЛ102В, ЗЛ102Д..........................................0,2 мкд

АЛ102Г, ЗЛ102В..........................................0,25 мкд

АЛ102Д............................................................0,4 мкд

ЗЛ102А............................................................0,02 мкд

ЗЛ102Г............................................................0,06 мк

Постоянное прямое напряжение, не более:

АЛ102А, АЛ102Б, АЛ102В, АЛ102Г, АЛ102Д,

ЗЛ102В...............................................................2,8 В

ЗЛ102А, ЗЛ102Б, ЗЛ102Г, ЗЛ102Д..................3,0 В

Цвет свечения:

АЛ102А, АЛ102Б, АЛ102Г, ЗЛ102А, ЗЛ102Б,

ЗЛ102Г, ЗЛ102Д................................................красный

АЛ102В, ЗЛ102Д, ЗЛ102В..............................зеленый

Максимум спектрального распределения излучения на длине волны:

АЛ102А, АЛ102Б, АЛ102Г, ЗЛ102А, ЗЛ102Б,

ЗЛ102Г, ЗЛ102Д................................................0,69 мкм

АЛ102В, ЗЛ102Д, ЗЛ102В..............................0,53 мкм

3.Предельные эксплуатационные данные:

Постоянный прямой ток:

при Токр 50oС:

АЛ102А...............................................................10 мА

АЛ102Б, АЛ102Г, ЗЛ102А, ЗЛ102Б,

ЗЛ102Г, ЗЛ102Д................................................20 мА

АЛ102В, ЗЛ102Д, ЗЛ102В..............................22 мА

при Токр 70oС:

АЛ102А, АЛ102Б, АЛ102Г.................................10 мА

ЗЛ102А, ЗЛ102Б, ЗЛ102Г, ЗЛ102Д ..................11 мА

АЛ102В, ЗЛ102Д, ЗЛ102В.................................22 мА

Обратное импульсное напряжение.......................................2 В

Диапазон рабочей температуры окружающей среды......- 60 ÷ + 70 oС

4.Основные характеристики:



Зависимость силы света в относительных единицах от прямого тока



Спектры излучения световодов: 1-красного, 2-зеленого цвета свечения



Вольт-амперная характеристика (указаны зона разброса и усредненная кривая)


Приложение 2
Справочные данные светодиодов АЛ307

1.Особенности.

Светоизлучающие диоды с рассеянным излучением. Изготавливаются из эпитаксиальных структур на основе следующих материалов:АЛ307АМ, АЛ307КМ, АЛ307БМ – твердый раствор галлий-алюминий-мышьяк; АЛ307ВМ, АЛ307ДМ, АЛ307ЕМ, АЛ307ГМ, АЛ307ЖМ, АЛ307НМ – фосфорид галлия. Выпускаются в пластмассовом корпусе. Масса не более 0,35 г.

Светоизлучающие диоды не маркируются. Тип прибора указывается на упаковке.

2.Электрические и световые параметры при Токр = 25oС:

Сила света, не менее:

АЛ307АМ.........................................................0,15 мкд

АЛ307БМ............................................................0,9 мкд

АЛ307ВМ, АЛ307ДМ.......................................0,4 мкд

АЛ307ГМ, АЛ307ЕМ.......................................1,5 мкд

АЛ307ЖМ............................................................3,5 мкд

АЛ307КМ............................................................2 мкд

АЛ307НМ............................................................6 мкд

Постоянное прямое напряжение, не более:

АЛ307АМ, АЛ307БМ, АЛ307КМ.................................2 В

АЛ307ВМ, АЛ307ГМ, АЛ307НМ.................................2,8 В

АЛ307ДМ, АЛ307ЕМ, АЛ307ЖМ.................................2,5 В

Цвет свечения:

АЛ307АМ, АЛ307БМ, АЛ307КМ..............................Красный

АЛ307ВМ, АЛ307ГМ, АЛ307НМ..............................Зеленый

АЛ307ДМ, АЛ307ЕМ, АЛ307ЖМ..............................Желтый

Максимум спектрального распределения излучения на длине волны:

АЛ307АМ, АЛ307БМ, АЛ307КМ ...........................0,665 мкм

АЛ307ВМ, АЛ307ГМ, АЛ307НМ..............................0,567 мкм

АЛ307ДМ, АЛ307ЕМ, АЛ307ЖМ...........................0,56; 0,7 мкм

3.Предельные эксплуатационные данные:

при Токр 70oС:

АЛ307АМ, АЛ307БМ, АЛ307КМ...........................20 мА

АЛ307ВМ, АЛ307ГМ, АЛ307НМ, АЛ307ДМ, АЛ307ЕМ,

АЛ307ЖМ............................................................22 мА

Импульсный прямой ток при τИ = 2 мс, Q = 10, Токр = 70oС:

АЛ307АМ, АЛ307БМ, АЛ307КМ........................100 мА

АЛ307ВМ, АЛ307ГМ, АЛ307НМ, АЛ307ДМ, АЛ307ЕМ,

АЛ307ЖМ...............................................................60 мА

Обратное постоянное напряжение..........................................2 В

Диапазон рабочей температуры окружающей среды ......- 60 ÷ + 70 oС

4.Основные характеристики:



Вольт-амперная характеристика (указаны зона разброса и усредненная кривая)



Типовая зависимость силы света от прямого тока



Спектры излучения светодиодов


Приложение 3
Справочные данные светодиодов АЛ316(А, Б)

1.Особенности.

Светоизлучающие диоды красного цвета свечения с рассеянным излучением, изготавливаются на основе гетероструктур галлий – алюминий – мышьяк. Выпускаются в пластмассовом корпусе с линзой из диффузно – рассеивающего компаунда. Масса не более 0,4 г. Маркируются цветной полоской на корпусе: АЛ316А – красной, АЛ316Б – синей.

2. Электрические и световые параметры при Токр= 25 oС:

Сила света при Iпр= 10 мА, не менее:

АЛ316А...............................................................0,8 мкд

АЛ316Б...............................................................0,25 мкд

Постоянное прямое напряжение при Iпр = 10 мА, не более............2 В

Максимум спектрального распределения излучения на длине волны........................0,67 мкм

3.Предельные эксплуатационные данные:

Постоянный прямой ток:

при Токр = 25 oС.........................................................20 мА

при Токр = 70 oС.........................................................12 мА

Диапазон рабочей температуры окружающей среды...... - 60 ÷ + 70 oС

4.Основные характеристики:



Вольт-амперная характеристика (указаны зона разброса и усредненная кривая)



Типовая зависимость силы света от прямого тока



Спектры излучения светодиодов

Курсовая работа 14.01.2021 17.01.2021 Хорошо Уважаемый,Вы допустили ошибки в оформлении топологии:не показаны все пленочные элементы. Игнатов Александр Николаевич