WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA INSTYTUT OPTOELEKTRONIKI LABORATORIUM DETEKCJI SYGNAŁÓW OPTYCZNYCH GRUPA:.. Skład podgrupy nr... 1.. 2.. 3.. 4.. 5.. 6.. PROTOKÓŁ DO ĆWICZENIA nr.. Temat ćwiczenia: Pomiary charakterystyk prądowo-napięciowych fotodiod PIN Data wykonania ćwiczenia... Ocena Prowadzący ćwiczenie. Podpis prowadzącego ćw. Tab. 1. Dane urządzeń pomiarowych Lp. Nazwa urządzenia Marka/Typ Numer Podstawowe dane techniczne 1 2 3 4 5 6 1

1. Wprowadzenie W ćwiczeniu tym zostaną przebadane charakterystyki prądowo-napięciowe fotodiod PIN, w trzeciej i czwartej ćwiartce układu współrzędnych. Fotografię układu pomiarowego przeznaczonego do badania tych charakterystyk przedstawiono na rys. 1. Rys. 1. Fotografia stanowiska przeznaczonego do pomiaru charakterystyk I-V fotodiod Schemat połączeń układu pomiarowego przedstawiono na rys. 2. Rys. 2. Schemat stanowiska przeznaczonego do pomiaru charakterystyk I-V fotodiod Do wykonania ćwiczenia należy użyć następujących przyrządów: zasilacz typ DF1731SB3A, dwa multimetry cyfrowe typ RIGOL DM3051, W celu zmierzenia charakterystyk prądowo-napięciowych (I-V) fotodiod p-i-n, zbudowano układ pomiarowy w którym umieszczono badane fotodiody: 2

o powierzchni fotoczułej A= 2mm 2, oznaczone jako PIN1, o powierzchni fotoczułej A= 20mm 2, oznaczone jako PIN2 Sygnał prądowy otrzymany na wyjściu fotodiod ma na ogół niewielką wartość, rzędu mikroamperów. W celu zwiększenia wartości tego sygnału zastosowano przedwzmacniacz transimpendancyjny. Jest to przedwzmacniacz, który dokonuje konwersji sygnału prądowego na napięciowy, stąd jego druga nazwa: przetwornik prąd-napięcie. Wzmocnienie przedwzmacniacza jest określone wartością rezystancji w sprzężeniu zwrotnym R f, zgodnie z równaniem: Rezystancja R f może być rzędu kilkuset kω, przez co wzmocnienie może osiągać wartości rzędu 10 6 V/A. Jednak napięcie wyjściowe przedwzmacniacza nie może być większe od jego napięcia zasilającego. W badanym układzie wartość R f wynosi 4,7 kω, zatem płynący prąd powoduje powstanie napięcia z zakresu miliwoltów, co łatwo zmierzyć dostępnym multimetrem. Do wyznaczenia charakterystyk prądowo-napięciowych fotodiod zastosowano laser półprzewodnikowy typu ML-30P. Laser ten generuje promieniowanie o długości fali λ=635nm. Jego emisyjna charakterystyka widmowa jest dopasowana do charakterystyk czułości widmowych badanych fotodiod. Zmieniając napięcie zasilania lasera następuje zmiana jego mocy wyjściowej. Charakterystykę mocy promieniowania optycznego generowanego przez laser, od wartości przyłożonego napięcia przedstawiono na rys. 3. Rys. 3. Charakterystyka P=f(UL) dla lasera typ ML-30P 3

2. Badanie fotodiod PIN 2.1. Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych fotodiod PIN pracujących w trybie fotowoltaicznym Schemat ideowy układu do pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych fotodiod w IV ćwiartce układu współrzędnych przedstawiono na rys. 4. Rys. 4. Schemat ideowy układu do wyznaczania charakterystyk prądowo-napięciowych fotodiod W celu wykonania pomiarów dla R L >0 należy połączyć układ pomiarowy wg schematu przedstawionego na rys.5. Rys. 5. Schemat połączeniowy układu do wyznaczania charakterystyk prądowo-napięciowych fotodiod W tym celu należy wykonać następujące czynności: Zaciski I oraz masy ( ) multimetru nr 1 odpowiednio połączyć z zaciskami nr 5 (+) i nr 3 (-) układu połączeniowego (patrz rys. 5), Połączyć zacisk Ω multimetru z zaciskiem nr 6 układu połączeniowego przełączyć multimetr nr 1 w tryb pomiaru prądu stałego, Zaciski HI oraz masy ( ) multimetru nr 2 odpowiednio połączyć z zaciskami nr 3a (+) i nr 4 (-) układu połączeniowego, przełączyć multimetr nr 2 w tryb pomiaru napięcia, 4

po zatwierdzeniu ustawień przez prowadzącego ćwiczenie, zaciski + oraz masy segmentu 1 zasilacza regulowanego odpowiednio połączyć z zaciskami nr 1 (+) i nr 2 (-) układu połączeniowego, laser należy zasilić napięciem o wartościach U L podanych przez prowadzącego ćwiczenie (np. 4,5V; 4,8V; 5,3V;) Wyznaczenie charakterystyki I-V fotodiody PIN1 W celu wykonania pomiaru charakterystyk I-V w IV ćwiartce układu współrzędnych należy: przełączyć multimetr nr 1 w tryb pomiaru rezystancji; przełączyć przełącznik P1 w pozycję nr 1 (Pomiar R L ); regulując nastawy potencjometru ustawić rezystancję R L zgodnie z wartościami podanymi w tabelach 2 4. W celu ustawienia wartości rezystancji: w zakresie 1Ω-10kΩ należy ustawić przełącznik P2 w pozycję nr 3; w zakresie R L = 50-60kΩ należy ustawić przełącznik P2 w pozycję nr 2 (R L2 ); w zakresie R L = 200-210kΩ należy ustawić przełącznik P2 w pozycję nr 1 (R L3 ); przełączyć przełącznik P1 w pozycję nr 3 (PIN1); przełączyć multimetr nr 1 w tryb pomiaru prądu stałego; zmierzyć wartość prądu I P za pomocą amperomierza oraz wartości napięcia fotodiody U d za pomocą woltomierza. Zwrócić uwagę na poprawny odczyt (przecinek oddziela części dziesiętne, kropki to odstępy tysięcy); pomiary należy wykonać dla trzech wartości napięć polaryzacji lasera określonych przez prowadzącego ćwiczenie (np. 4,5V; 4,8V; 5,3V;); zmierzone wartości napięć i prądów zanotować w tabelach 2 4; po przeprowadzeniu pomiarów wyłączyć zasilanie lasera. Tab. 2. Dane do wyznaczenia charakterystyki I-V (IV ćw. układu współrzędnych). U L1 = R L [Ω] 1k 3k 5k 7k 10k 50k 60k 200k 210k Ud[V] Ip[µA] Tab. 3.Dane do wyznaczenia charakterystyki I-V (IV ćw. układu współrzędnych). U L2 = R L [Ω] 1k 3k 5k 7k 10k 50k 60k 200k 210k Ud[V] Ip[µA] Tab. 4. Dane do wyznaczenia charakterystyki I-V (IV ćw. układu współrzędnych). U L3 = R L [Ω] 1k 3k 5k 7k 10k 50k 60k 200k 210k Ud[V] Ip[µA] 5

Na podstawie tabel 2-4 należy wykreślić charakterystykę U D =f(i p ) Rys. 6. Charakterystyka I-Vw IV ćwiartce układu współrzędnych fotodiody PIN1 Wyznaczanie charakterystyki I-V fotodiody PIN2 przełączyć multimetr nr 1 w tryb pomiaru rezystancji, przełączyć przełącznik P1 w pozycję nr 1 (Pomiar R L ) regulując nastawy potencjometru ustawić rezystancję R L zgodnie z wartościami podanymi w tabelach 2 4. W celu ustawienia wartości rezystancji: w zakresie 1Ω-10kΩnależy ustawić przełącznik P2 w pozycję nr 3 w zakresie R L = 50-60kΩ należy ustawić przełącznik P2 w pozycję nr 2 (R L2 ). w zakresie R L = 200-210kΩ należy ustawić przełącznik P2 w pozycję nr 1 (R L3 ). przełączyć przełącznik P1 w pozycję nr 2 (PIN2) przełączyć multimetr nr 1 w tryb pomiaru prądu stałego, zmierzyć wartość prądu I P za pomocą amperomierza oraz wartości napięcia fotodiody U d za pomocą woltomierza, pomiary należy wykonać dla trzech wartości napięć polaryzacji lasera określonych przez prowadzącego ćwiczenie (np. 4,5V; 4,8V; 5,3V;). Zmierzone wartości zanotować w tabelach 5 7. Po przeprowadzeniu pomiarów wyłączyć zasilanie lasera. 6

Tab. 5. Dane do wyznaczenia charakterystyki I-V (IV ćw. układu współrzędnych). U L1 = R L [Ω] 1k 3k 5k 7k 10k 50k 60k 200k 210k Ud[V] Ip[µA] Tab. 6. Dane do wyznaczenia charakterystyki I-V (IV ćw. układu współrzędnych). U L2 = R L [Ω] 1k 3k 5k 7k 10k 50k 60k 200k 210k Ud[V] Ip[µA] Tab. 7. Dane do wyznaczenia charakterystyki I-V(IV ćw. układu współrzędnych). U L3 = R L [Ω] 1k 3k 5k 7k 10k 50k 60k 200k 210k Ud[V] Ip[µA] Na podstawie tabel 5-7 wykreślić charakterystykę U D =f(i P ) Rys. 7.CharakterystykaI-V w IV ćwiartce układu współrzędnych fotodiody PIN2 7

2.2. Wyznaczanie prądu zwarcia fotodiod Prąd płynący w stanie zwarcia fotodiody jest rzędu mikroamperów. Aby go poprawnie zmierzyć, należy użyć przedwzmacniacza sygnału. Na rysunku 8 przedstawiono schemat ideowy układu do pomiaru prądu zwarcia fotodiod z przedwzmacniaczem pracującym jako przetwornik prąd-napięcie. Rys. 8. Schemat ideowy układu do wyznaczania prądu zwarcia fotodiod W celu wykonania pomiarów należy połączyć układ pomiarowy wg schematu przedstawionego na rys. 9. Rys. 9. Schemat połączeniowy układu do wyznaczania prądu zwarcia fotodiod W celu wyznaczenia prądu zwarcia fotodiod należy: Połączyć zaciski 3a oraz 8 układu pomiarowego Połączyć zaciski 6 oraz 7 układu pomiarowego Zaciski HI oraz masy ( ) multimetru nr 2 odpowiednio połączyć z zaciskami nr 9 (+) i nr 10 (-) układu połączeniowego, 8

przełączyć multimetr nr 2 w tryb pomiaru napięcia, po zatwierdzeniu ustawień przez prowadzącego ćwiczenie, podłączyć zasilanie wzmacniacza +5V używając dedykowanego wyjścia zasilacza. po zatwierdzeniu ustawień przez prowadzącego ćwiczenie, należy zasilić laser napięciem o wartości napięcia określonym w tabeli 2. Wyznaczanie prądu zwarcia fotodiody PIN1. W celu wyznaczenia prądu zwarcia fotodiody PIN1 należy: przełączyć przełącznik P1 w pozycję nr 3 (PIN1) regulując za pomocą zasilacza regulowanego wartość napięcia zasilania lasera U L, w zakresie określonym w tab.8, odczytać za pomocą woltomierza wartość napięcia wyjściowego przedwzmacniacza, wyniki zapisać w tab. 8. Wyznaczanie prądu zwarcia fotodiody PIN2 W celu wyznaczenia prądu zwarcia fotodiody PIN 2 należy: przełączyć przełącznik P1 w pozycję nr 2 (PIN2) regulując za pomocą zasilacza regulowanego wartość napięcia zasilania lasera U L, w zakresie określonym w tab. 9, odczytać za pomocą woltomierza wartość napięcia wyjściowego przedwzmacniacza, wyniki zapisać w tab. 9. Tab.8. Dane do wyznaczenia prądu zwarcia dla fotodiody PIN1 U L [V] U 0 [V] I F [µa] Tab.9. Dane do wyznaczenia prądu zwarcia dla fotodiody PIN2 U L [V] U 0 [V] I F [µa] Opracowanie wyników pomiarów: 1. Wyznaczyć prąd fotodetektora I F korzystając z zależności: 2. We wnioskach należy porównać fotodiody na podstawie otrzymanych charakterystyk. Omówić wyniki pomiarów. 9

2.3. Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych fotodiod PIN pracujących w trybie fotoprzewodnictwa Schemat ideowy układu do pomiaru charakterystyki prądowo-napięciowych fotodiod w III ćwiartce układu współrzędnych przedstawiono na rys. 9. Układ ten umożliwia pomiar charakterystyk I-V dla różnych wartości mocy padającego promieniowania. Rys. 10. Schemat ideowy układu do pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych fotodiod PIN pracujących w trybie fotoprzewodnictwa Rys. 11. Schemat połączeniowy układu do pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych fotodiod PIN pracujących w trybie fotoprzewodnictwa W celu wykonania ćwiczenia należy podłączyć układ pomiarowy wg. schematu przedstawionego na rys.10 oraz 11.W tym celu należy: Połączyć zaciski 6 oraz 7 układu pomiarowego zaciski + oraz masy segmentu 2 zasilacza regulowanego odpowiednio połączyć z zaciskami nr 3a (-) i nr 8 (+) układu połączeniowego, po zatwierdzeniu ustawień przez prowadzącego ćwiczenie, włączyć zasilanie wzmacniacza. 10

po zatwierdzeniu ustawień przez prowadzącego ćwiczenie, należy zasilić laser napięciem o wartościach napięć określonych w tabeli10. Wyznaczanie charakterystyk I-V fotodiody PIN1: W celu wyznaczenia prądu fotodiody PIN 1 należy: przełączyć przełącznik P1 w pozycję nr 3 (PIN1); regulując za pomocą zasilacza regulowanego wartość napięcia polaryzacji U R w zakresie określonym w tab. 10, odczytać za pomocą woltomierza wartość napięcia wyjściowego przedwzmacniacza; pomiary przeprowadzić dla podanych przez prowadzącego wartości napięcia zasilającego lasera U L ; wyniki zapisać w tab. 10. Przekroczenie wartości napięcia polaryzacji U R podanej w tabeli może doprowadzić do uszkodzenia fotodiody. Wyznaczanie charakterystyk I-V fotodiody PIN2: W celu wyznaczenia prądu fotodiody PIN 2 należy: przełączyć przełącznik P1 w pozycję nr 2 (PIN2) regulując za pomocą zasilacza regulowanego wartość napięcia polaryzacji U R w zakresie określonym w tab. 11, odczytać za pomocą woltomierza wartość napięcia wyjściowego przedwzmacniacza; pomiary przeprowadzić dla podanych przez prowadzącego wartości napięcia zasilającego lasera U L ; wyniki zapisać w tab. 11. Przekroczenie wartości napięcia polaryzacji U R podanej w tabeli może doprowadzić do uszkodzenia fotodiody. Tab.10. Dane do wyznaczenia charakterystyki I-V fotodiody PIN1 (III ćw. układu współrzędnych). U L [V] U R[V] 1 2 3 5 1 2 3 5 1 2 3 5 U o [V] I p[ua] Tab. 11. Dane do wyznaczenia charakterystyki I-V fotodiody PIN2 (III ćw. układu współrzędnych). U L [V] U R[V] 1 2 3 5 1 2 3 5 1 2 3 5 U d [V] I p [ua] 11

Ip [µa] Ip [µa] 3. Opracowanie wyników pomiarów: Na podstawie wyników pomiarów zamieszczonych w tab.10 i 11 wyznaczyć charakterystyki prądowo-napięciowe fotodiod PIN1 oraz PIN2. 0-20 -40-60 -80-100 -120-140 -160-180 -200 PIN 1-6 -5-4 -3-2 -1 0 Ud [V] Rys. 12. Charakterystyka Ip = f(ud) fotodiody PIN1 0 PIN 2-6 -5-4 -3-2 -1 0-50 -100-150 -200-250 -300-350 -400 Ud [V] Rys. 13. Charakterystyka Ip = f(ud) fotodiody PIN2 Mając zmierzone charakterystyki prądowo-napięciowe fotodiod w III i IV ćwiartce układu współrzędnych oraz prądy zwarcia, narysować łączne charakterystyki badanych fotodiod. 12

Rys. 14. Charakterystyka prądowo-napięciowa fotodiody PIN1 Rys. 15. Charakterystyka prądowo-napięciowa fotodiody PIN2 13

4. Wnioski Wnioski powinny zawierać: porównanie fotodiod pracujących w trybie fotowoltaicznym i fotoprzewodnictwa, określenie wpływu powierzchni fotodiody na wartość sygnału wyjściowego, omówienie w jakich przypadkach stosuje się poszczególne układy detekcyjne. 14

5. Wstęp teoretyczny 5.1. Charakterystyki statyczne i parametry fotodiody krzemowej Fotodioda krzemowa może być wykorzystana jako detektor promieniowania widzialnego i podczerwonego. W ćwiczeniu wykonuje się pomiary charakterystyk statycznych I(U) fotodiody, odpowiadających jej pracy w roli fotodetektora, tzn. przy polaryzacji zaporowej. Dodatkowo, mierzy się napięcie fotoelektryczne związane z zastosowaniem fotodiody jako ogniwa fotoelektrycznego, czyli źródła mocy przetwarzającego bezpośrednio energię promieniowania elektromagnetycznego w energię elektryczną. Charakterystyki statyczne fotodiody mogą być opisane następującym równaniem (5.1.) gdzie E oznacza natężenie oświetlenia, S E to czułość prądowa fotodiody, I S0 oznacza prąd ciemny fotodiody, a V t to potencjał elektrokinetyczny. Jak widać ze wzoru, w prądzie fotodiody można wyróżnić dwa składniki: pierwszy jest identyczny jak prąd diody idealnej ze złączem p-n, drugi, nazwany fotoprądem, wynika z oświetlenia i zależy liniowo od natężenia oświetlenia E. Rys. 16. Charakterystyki statyczne I(U) fotodiody. Charakterystyki I (U ) fotodiody, odpowiadające zależności (5.1.), pokazano na Rys. 16. Jak widać, parametrem rodziny charakterystyk jest natężenie oświetlenia E wyrażone w jednostkach fotometrycznych (luxach). W zależności I(U) oświetlonej fotodiody można wyróżnić dwa punkty charakterystyczne: -prąd zwarciowy I z, tzn. prąd fotodiody przy U=0, liniowo zależny od natężenia oświetlenia E i opisany zależnością -napięcie fotoelektryczne U f, tzn. napięcie przy I=0, zależne logarytmicznie od natężenia oświetlenia E (5.2.) 15

(5.3.) Przez fotodiodę nieoświetloną, spolaryzowaną zaporowo, płynie tzn. prąd ciemny I S0. W przypadku rzeczywistej fotodiody krzemowej dominującym składnikiem prądu wstecznego jest prąd generacyjny, silnie zależny od temperatury. 5.2. Fotodioda PIN Fotodioda p-i-n jest to dioda, w której wykorzystuje się zjawisko fotoelektryczne i w której poprzez zastosowanie obszaru wysokorezystywnego "i" (tzw. obszar samoistny) uzyskuje się większą czułość i prędkość działania niż w diodach konwencjonalnych (rys.17, 18, 19 i 20). Rys.17. Struktura fotodiody p-i-n: a) symbol graficzny fotodiody; b) struktura z wyprowadzeniami anody A i katody K. Rys.18. Struktura fotodiody p+-i-n+ (o obszarach p+ oraz n+ silnie domieszkowanych). Rys.19. Zasada działania fotodiody p-i-n. W obszarze o samoistnym szerokości W, pod wpływem padającego promieniowania następuje generacja par elektron dziura: a) struktura bariery energetycznej diody spolaryzowanej zaporowo; b) złącze p-i-n. 16

BPW34 VISHAY BPW24R VISHAY SFH203 OSRAM Rys.20. Struktury fotodiod p-i-n w obudowach. Przy polaryzacji wstecznej struktury p-i-n, obszar ładunku przestrzennego znajduje się głównie w warstwie typu i. W momencie zajęcia przez ładunek przestrzenny całej warstwy typu i fotodioda zaczyna reprezentować pojemność. Wartość tej pojemności zmienia się przy wzroście napięcia na fotodiodzie tym mniej, im większą rezystywność ma obszar typu i. Taka polaryzacja umożliwia skrócenie czasu przelotu dziur i elektronów, a tym samym zwiększenie prędkości działania. Względną charakterystykę widmową czułości diody p-i-n przedstawiono na rys.21. Rys.21. Względna charakterystyka widmowa czułości fotodiody p-i-n typu BPW34 VISHAY. 5.3. Parametry detektorów Fotodetektory opisuje się podając ich parametry fotoelektryczne, mechaniczne oraz inne. Do głównych parametrów fotoelektrycznych należą: czułość fotodetektora, detekcyjność oraz detekcyjność znormalizowana. Parametry mechaniczne określają rodzaj stosowanej obudowy i jej wymiary, masę fotodetektora oraz jego powierzchnię światłoczułą, której wielkość rzutuje na inne parametry. Większość fotodetektorów pracuje w zakresie, w którym wyjściowy sygnał elektryczny jest proporcjonalny do sygnału padającego nań promieniowania. Stosunek przyrostów tych sygnałów nosi nazwę czułości. W zależności od rodzaju sygnału wyjściowego wyróżniamy:- Czułość napięciową S n 17

(5.4.) gdzie: U p napięcie fotowoltaiczne P e moc promieniowania oraz czułość prądową S I (5.5.) gdzie: I p prąd fotoelektryczny P e moc promieniowania Czułość fotodetektora zależy od długości fali padającego promieniowania, częstotliwości modulacji promieniowania f, powierzchni światłoczułej A, a także od rezystancji obciążenia R L. Ze względu na zależność czułości od długości fali, zwykle podawana jest monochromatyczna czułość widmowa dla określonej długości fali. Kolejnym parametrem fotodetektorów jest moc równoważna szumom NEP (od ang. Noise Equivalent Power) czyli najmniejsza moc promieniowania, która może być odebrana przez fotodetektor. Mówiąc inaczej, jest to taka moc padająca na fotodetektor, dla której stosunek sygnału do szumu jest równy jedności. Przy danej mocy promieniowania padającego na fotodetektor większy sygnał na wyjściu uzyskuje się w fotodetektorze o większej czułości, jednakże mniejszą moc można wykryć za pomocą tego fotodetektora, który ma mniejszą moc równoważną szumowi. Odwrotność mocy równoważnej szumom nazywana jest wykrywalnością D. Wykrywalność charakteryzuje zdolność fotodetektora do reagowania na najmniejszą moc promieniowania elektromagnetycznego Zależy ona od tych samych parametrów co i czułość S. (5.6.) 18

Wykrywalność znormalizowana D* dla danej długości fali jest to odwrotność mocy równoważnej szumom pomnożonej przez pierwiastek z iloczynu powierzchni detektora przez szerokość pasma detekcji (5.7.) gdzie: A - pole powierzchni detektora, Δf - szerokość pasma detekcji, NEP - moc równoważna szumom. Każdy fotodetektor pracuje w typowym dla niego widmowym zakresie pracy, który jest częścią jego charakterystyki widmowej. Charakterystyka ta wyraża zależność czułości elementu w funkcji długości fali padającego nań promieniowania monochromatycznego rys.22. Rys.22. Charakterystyka widmowa fotodetektora krzemowego z zaznaczonymi wartościami charakterystycznych parametrów. Charakterystykę widmową opisuje się zazwyczaj podając graniczne długości fali λ 0, λ max (czułość osiąga maksimum) oraz długość fali λ 1/2, dla której czułość spada do połowy swojej wartości maksymalnej. Częstotliwość graniczna f g jest to taka częstotliwość modulacji promieniowania, przy której sygnał fotodetektora maleje o 3 db w stosunku do maksymalnej wartości. Prędkość działania fotodetektorów jest określona przez częstotliwość graniczną lub czas narastania oraz opadania impulsu prądu fotoelektrycznego będącego odpowiedzią na prostokątny impuls świetlny. Ilustruje to rys.23, na którym zastosowano następujące oznaczenia: I p - prąd fotoelektryczny (lub fotoprąd); t - czas; t i - czas trwania impulsu prądu fotoelektrycznego; t r - czas narastania impulsu prądu fotoelektrycznego; t f - czas opadania impulsu prądu fotoelektrycznego. 19

Rys.23. Typowa odpowiedź detektora na: a) impuls fotoelektryczny, b) kwadratowy impuls fotoelektryczny. Czas narastania impulsu prądu fotoelektrycznego t r jest to czas między momentami, w których impuls prądu fotoelektrycznego narasta od wartości 0.1 do wartości 0.9 amplitudy impulsu prądu fotoelektrycznego przy określonej rezystancji obciążenia, określonym napięciu polaryzacji, określonej długości fali i amplitudzie impulsu prądu fotoelektrycznego (rys.23). Czas narastania impulsu prądu fotoelektrycznego t r oraz częstotliwość graniczna f g są związane następującą zależnością empiryczną f g =0.35 tr. Czas opadania impulsu prądu fotoelektrycznego t f jest to czas między momentami, w którym impuls prądu fotoelektrycznego opada od wartości 0.9 do wartości 0.1 amplitudy impulsu prądu fotoelektrycznego przy określonej rezystancji obciążenia, napięcia polaryzacji, długości fali i amplitudzie impulsu prądu fotoelektrycznego (rys.29). 6. Pytania kontrolne 1) Wymień i krótko opisz parametry detektorów. 2) Narysuj i opisz najważniejsze elementy charakterystyki I-V fotodiody. 3) Jakie są różnice pomiędzy fotodiodą zwykłą, a fotodiodą PIN? 4) Schemat budowy i zasada działania fotodiody PIN. 5) Narysuj typowe odpowiedzi detektora na szybkie impulsy fotoelektryczne. 7. Literatura 1. Zbigniew Bielecki, Antoni Rogalski, Detekcja sygnałów optycznych, WNT, 2001. 2. Andrzej Pawlaczyk, Elementy i układy optoelektroniczne, WKiŁ, 1984. 3. Zbigniew Bielecki. Wstęp do współczesnej detekcji sygnałów optycznych. WAT, 1999. 4. Zbigniew Bielecki. Optymalizacja stosunku sygnału do szumu w odbiornikach promieniowania podczerwonego. WAT, 2001. Ćwiczenie opracował - mgr inż. Robert Mędrzycki - rmedrzycki@wat.edu.pl 20