| 0,0 → 1,257 |
|---|
| \documentclass[12pt,czech]{article} |
| |
| \usepackage[czech]{babel} |
| \usepackage[utf8]{inputenc} |
| \usepackage{times} |
| \usepackage{geometry} |
| \geometry{verbose,a4paper,tmargin=2cm,bmargin=2cm,lmargin=2cm,rmargin=2cm} |
| |
| \usepackage{array} |
| |
| \usepackage{graphicx} |
| %\usepackage{multirow} |
| %\usepackage{bigstrut} |
| %\usepackage{amsbsy} |
| |
| %\pagestyle{plain} |
| |
| %\renewcommand{\tan}{\textrm{tg}} |
| \newcommand{\tg}{\textrm{tg}} |
| \newcommand{\cm}{\textrm{cm}} |
| \newcommand{\m}{\textrm{m}} |
| \newcommand{\mm}{\textrm{mm}} |
| \newcommand{\nm}{\textrm{nm}} |
| |
| |
| \begin{document} |
| \noindent \begin{tabular}{|>{\raggedright}b{4cm}|>{\raggedright}b{13cm}|} |
| \hline |
| \textbf{Název a \v{c}íslo úlohy}& 9 - Detekce optického záření |
| \tabularnewline |
| \hline |
| \textbf{Datum m\v{e}\v{r}ení}& 9. 3. 2011 |
| \tabularnewline |
| \hline |
| \textbf{M\v{e}\v{r}ení provedli}& Tomáš Zikmund, Jakub Kákona |
| \tabularnewline |
| \hline |
| \textbf{Vypracoval}& Jakub Kákona |
| \tabularnewline |
| \hline |
| \textbf{Datum}& |
| \tabularnewline |
| \hline |
| \textbf{Hodnocení}& |
| \tabularnewline |
| \hline |
| \end{tabular} |
| |
| %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% |
| |
| \section{Ověření vlastností fotoodporu} |
| Fotoodpor jsme zapojili sériově s měřícím odporem s hodnotou $R_z$ = 2050 Ohm. A na oba odpory připojili napájecí zdroj $U_0$ = 10 V. Postupně jsme pak měnili intenzitu záření dopadajícího na odpor pomocí šedotónových filtrů a na měřícím odporu odečítali napětí digitálním multimetrem. Výsledný odpor jsme pak vypočetli z naměřených hodnot, pomocí vztahu \ref{Odpor}. Je vidět, že odpor fotoodporu s rostoucím osvětlením klesá a napětí na měřícím odporu proto roste. |
| |
| \begin{equation} |
| \label{Odpor} |
| R_F = \frac{(U_0 - Uz) R_z}{U_z} |
| \end{equation} |
| |
| \begin{table}[htbp] |
| \begin{center} |
| \begin{tabular}{|c|c|c|c|} |
| \hline |
| Světelný příkon[mW] & Uz [V] Rozsvíceno & Uz [V] Zhasnuto & $R_F$ [Ohm] \\ \hline |
| 2,94 & 9,191 & 9,18 & 180 \\ \hline |
| 1,42 & 8,923 & 8,94 & 247 \\ \hline |
| 0,56 & 8,498 & 8,4 & 362 \\ \hline |
| 0,26 & 8,066 & 7,94 & 491 \\ \hline |
| 0,12 & 7,48 & 7,191 & 690 \\ \hline |
| 0,048 & 6,719 & 6,024 & 1001 \\ \hline |
| 0,022 & 6,1 & 4,851 & 1310 \\ \hline |
| \end{tabular} |
| \end{center} |
| \caption{Naměřené hodnoty napětí a vypočtené hodnoty fotoodporu} |
| \label{RP} |
| \end{table} |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \centering |
| \includegraphics[width=150mm]{RP.png} |
| \caption{Závislost odporu fotoodporu na výkonu dopadajícího záření 650nm} |
| \label{mrizka} |
| \end{figure} |
| |
| \section{VA charakteristika fotoodporu} |
| Při měření voltampérové charakteristiky jsme měli fotoodpor připojený ke zdroji a digitálním multimetrem jsme měřili jím protékající proud. |
| |
| Naměřená charakteristika pro větší dopadající optický výkon se liší od lineární závislosti pravděpodobně proto, že odpor fotoodporu byl již dostatečně nízký na to, aby protékající proud mohl způsobit zahřátí polovodiče a tím zvýšení protékajícího proudu nad očekávanou mez. |
| |
| \begin{table}[htbp] |
| \begin{center} |
| \begin{tabular}{|c|c|c|} |
| \hline |
| \multicolumn{1}{|l|}{} & \multicolumn{ 2}{c|}{I[mA]} \\ \hline |
| U [V] & 0,26 mW & 0,022 mW \\ \hline |
| 0 & 0 & 0 \\ \hline |
| 1 & 1,83 & 0,479 \\ \hline |
| 2 & 3,68 & 0,974 \\ \hline |
| 3 & 5,452 & 1,429 \\ \hline |
| 4 & 7,34 & 1,922 \\ \hline |
| 5 & 9,157 & 2,399 \\ \hline |
| 6 & 11,082 & 2,899 \\ \hline |
| 7 & 12,954 & 3,37 \\ \hline |
| 8 & 14,83 & 3,84 \\ \hline |
| 9 & 16,703 & 4,33 \\ \hline |
| 10 & 18,518 & 4,779 \\ \hline |
| \end{tabular} |
| \end{center} |
| \caption{Naměřené hodnoty voltampérové charakteristiky fotoodporu} |
| \label{RP} |
| \end{table} |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \centering |
| \includegraphics[width=150mm]{VA_R.png} |
| \caption{VA charakteristika fotoodporu pro dvě hodnoty výkonu dopadajícího záření} |
| \label{mrizka} |
| \end{figure} |
| |
| |
| \section{VA charakteristika fotodiody} |
| |
| Voltampérovou charakteristiku diody jsme meřili jejím připojením ke zdroji, tak aby bylo možné ampérmetrem měřit protékající proud. Na zdroji jsme pak postupně měnili napětí a hodnoty proudu v závislosti na napětí zaznamenávali do tabulky. |
| |
| \begin{table}[htbp] |
| \caption{Naměřené hodnoty VA charakteristiky PIN diody } |
| \begin{center} |
| \begin{tabular}{|c|c|c|c|} |
| \hline |
| & 2,94 mW & 0,26 mW & 0 mW \\ \hline |
| U [V] & I [mA] & I [mA] & I [mA] \\ \hline |
| 0 & -1,074 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -0,98 & -1,076 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -2 & -1,07 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -3,03 & -1,074 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -4 & -1,074 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -5,01 & -1,074 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -6 & -1,074 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -7,03 & -1,074 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -7,98 & -1,074 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -9,03 & -1,074 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| -10 & -1,074 & -0,093 & 0 \\ \hline |
| 0,53 & 0,002 & 0,004 & 0,004 \\ \hline |
| 0,6 & 0,025 & 0,024 & 0,024 \\ \hline |
| 0,69 & 0,109 & 0,107 & 0,109 \\ \hline |
| 0,82 & 0,353 & 0,353 & 0,353 \\ \hline |
| 0,9 & 0,56 & 0,558 & 0,558 \\ \hline |
| 0,97 & 0,745 & 0,753 & 0,749 \\ \hline |
| 1,12 & 1,187 & 1,185 & 1,18 \\ \hline |
| 1,2 & 1,436 & 1,436 & 1,436 \\ \hline |
| 1,3 & 1,733 & 1,733 & 1,733 \\ \hline |
| 1,4 & 2,04 & 2,04 & 2,041 \\ \hline |
| 1,5 & 2,34 & 2,34 & 2,342 \\ \hline |
| \end{tabular} |
| \end{center} |
| \label{} |
| \end{table} |
| |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \centering |
| \includegraphics[width=150mm]{VA_PIN_propustny.png} |
| \caption{VA charakteristika PIN diody polarizované v propustném směru} |
| \label{mrizka} |
| \end{figure} |
| |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \centering |
| \includegraphics[width=150mm]{VA_PIN_zaverny.png} |
| \caption{VA charakteristika PIN diody polarizované v závěrném směru} |
| \label{mrizka} |
| \end{figure} |
| |
| Ze zobrazených grafů je vidět, že fotoefekt se v propustném směru příliš neprojevuje vzhledem k tomu, že fotoproud je zanedbatelný vůči proudu, který diodou protéká ze zdroje. |
| |
| Naopak v závěrném směru je fotoefekt velmi výrazný a způsobuje značnou změnu protekajícího proudu. Proto se často pro detekci záření používá závěrně polarizovaná dioda. |
| |
| \section{Spektrální citlivost fotodiody} |
| |
| |
| \section{Fotovoltaické zapojení fotodiody} |
| |
| PIN diodu umístěnou ve stojánku jsme při tomto měření osvětlovali halogenovou žárovkou. A měřili proud a napětí na vývodech diody pro různou velikost zátěžového odporu. |
| Tím jsme dostali zátěžovou charakteristiku uvedenou v tabulce a grafu. Z naměřených hodnot je patrné, že největšího výkonu je dosaženo v pracovním bodě U=0,41 V, I=40,3 mA, kde je výkon 16,402 mW. |
| Z toho vyplývá, že pro panel s výkonem 1W by jsme potřebovali 60 kusů diod zapojených ve třech paralelních větvích po 20ks v sérii. |
| |
| |
| \begin{table}[htbp] |
| \begin{center} |
| \begin{tabular}{|c|c|c|} |
| \hline |
| U[V] & I[mA] & P[mW] \\ \hline |
| 0,00 & 51,4 & 0,00 \\ \hline |
| 0,56 & 7,18 & 4,00 \\ \hline |
| 0,56 & 3,8 & 2,14 \\ \hline |
| 0,57 & 2,1 & 1,19 \\ \hline |
| 0,45 & 34,6 & 15,67 \\ \hline |
| 0,50 & 24,53 & 12,36 \\ \hline |
| 0,53 & 16,82 & 8,91 \\ \hline |
| 0,54 & 11,52 & 6,27 \\ \hline |
| 0,34 & 46,1 & 15,86 \\ \hline |
| 0,32 & 47,8 & 15,06 \\ \hline |
| 0,37 & 43,7 & 16,34 \\ \hline |
| 0,42 & 39,45 & 16,37 \\ \hline |
| 0,44 & 36,81 & 16,05 \\ \hline |
| 0,41 & 40,3 & 16,40 \\ \hline |
| 0,40 & 41,2 & 16,40 \\ \hline |
| 0,58 & 0 & 0 \\ \hline |
| \end{tabular} |
| \end{center} |
| \caption{PIN dioda ve fotovoltaickém režimu} |
| \label{RP} |
| \end{table} |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \centering |
| \includegraphics[width=150mm]{PIN_photovoltanic.png} |
| \caption{Charakteristiky PIN diody ve fotovoltaickém režimu} |
| \label{mrizka} |
| \end{figure} |
| |
| \section{Proudová charakteristika fototranzistoru} |
| Při měření proudové charakteristiky fototranzistoru jsme postupovali obdobně jako při měření na fotoodporu. S tím rozdílem, že nyní byl $R_z$ = 100,3 Ohm a napájecí napětí $U_0$ = 5 V. |
| |
| \begin{table}[htbp] |
| \begin{center} |
| \begin{tabular}{|c|c|c|} |
| \hline |
| Světelný příkon[mW] & Ur[V] & Ice [mA] \\ \hline |
| 2,94 & 2,44 & 24,3 \\ \hline |
| 1,42 & 1,18 & 11,8 \\ \hline |
| 0,56 & 0,43 & 4,3 \\ \hline |
| 0,26 & 0,18 & 1,8 \\ \hline |
| 0,12 & 0,08 & 0,8 \\ \hline |
| 0,048 & 0,03 & 0,3 \\ \hline |
| 0,022 & 0,01 & 0,1 \\ \hline |
| \end{tabular} |
| \end{center} |
| \caption{Hodnoty proudu fototranzistorem} |
| \label{RP} |
| \end{table} |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \centering |
| \includegraphics[width=150mm]{ITP.png} |
| \caption{Proud protékající fototranzistorem v závislosti na výkonu dopadajícího záření} |
| \label{mrizka} |
| \end{figure} |
| |
| |
| \begin{thebibliography}{99} |
| |
| \bibitem{navod} Kolektiv KFE FJFI ČVUT: \emph{Úloha č. 9 - Detekce optického záření}, [online], [cit. 9. března 2011], http://optics.fjfi.cvut.cz/files/pdf/ZPOP_09.pdf |
| |
| \end{thebibliography} |
| |
| \end{document} |
