LED, LD, PD의 특성 실험

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LED, LD, PD의 특성 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 1 발광다이오드의 특성
1. 실험목적
2. 관련이론
3. 실험기기 및 부품
4. 실험

실험 2 광전도셀
1. 실험목적
2. 관련이론
3. 실험기기 및 부품
4. 실험
5. 검토 및 복습

실험 3 포토 다이오드
1. 실험목적
2. 관련이론
3. 실험기기 및 부품
4. 실험
5. 검토 및 복습

실험 4 포토 트랜지스터
1. 실험목적
2. 관련이론
3. 실험기기 및 부품
4. 실험
5. 검토 및 복습

본문내용

영향을 주기 때문이다. 부하저항 RL을 갖는 경우 포토트랜지스터의 응답특성 τ는
(2)
와 같이 된다. 따라서 전류 증폭률이 큰 포토트랜지스터는 출력 전류가 크게 나타나지만 반대로 응답특성이 떨어지게 된다. 또 부하저항도 응답특성과 직접 관련되므로 출력 전압이 허용하는 한 낮게 설정하는 것이 중요하다. 이것은 스위칭 회로에 이 소자를 응용할 때 매우 중요한 파라미터가 된다.
포토트랜지스터의 출력특성은 포토다이오드와 트랜지스터의 특성을 합성한 것과 같다. 포토다이오드의 광전류 Ip는 입사광에 대한 직선성이 양호하기 때문에 포토트랜지스터의 출력 전류는 그 hFE에 의존한다. 그림 4-3에서는 포토트랜지스터의 전류 증폭률 hFE에 대한 컬렉터 전류 IC를 나타내고 있다.
그림 4-3 hFE에 대한 IC 특성
그림4-3에서 전류 증폭률 hFE는 컬렉터 전류 10㎃를 기점으로 비선형 특성을 갖는다. 그 결과 포토트랜지스터도 입출력 특성이 직선성을 갖지 못하기 때문에 광대역 측 광이나 조도계와 같은 선형 영역에서는 많이 쓰지 않는다.
그림 4-4는 Motorola MRD300 소자에 대한 스펙트럼 응답을 보여주고 있다. 센서의 감도를 높이기 위해서는 베이스-컬렉터 접합을 크게 만들어야 한다. 암누설전류는 ICEO(dark)=hFE×ICBO로 정의되며, 이때 ICBO는 컬렉터-베이스 누설전류이다. Honeywell SE3452의 전류범위는 4～8㎂, 그리고 실온에서는 5～25㎁ 정도이다.
그림 4-4 MRD300에 대한 스펙트럼 응답
포토트랜지스터는 컬렉터나 이미터에서 출력을 얻을 수 있도록 회로를 구성한다. 그림 4-5a는 에미터 출력 회로로 입사광과 동일한 위상을 얻고자 할 때 사용된다. 그러나 회로 구성상 베이스 전압이 일정하지 않으므로 고속동작을 기대하기가 어렵다. 그림 4-5b는 컬렉터 출력 회로로서 전류이득 뿐만 아니라 전압이득을 고려하는 경우에 사용한다.
자외선부터 적외선까지의 파장을 갖는 NPN 실리콘 포토트랜지스터는 컬렉터-베이스 접합부의 복사에너지를 증가시켜 컬렉터 및 에미터 전류를 만든다. ㎂ 단위의 전류를 갖는 포토다이오드와 비교할 때 포토 트랜지스터의 전류는 ㎃ 정도의 크기를 갖는다. 전류의 증가는 전류이득 hFE에 기인하는데 이는 암전류를 증가시키는 반면 응답시간을 감소시킨다. 대부분의 응용회로는 베이스 접합을 사용하지 않는다.
그림 4-5 포토 트랜지스터의 출력 회로
3. 사용기기 및 부품
디지털멀티미터
직류전원
오실로스코프
광원(SE4325)
포토 트랜지스터(SD5443)
가변저항 (10㏀)
저항( 1㏀, 47㏀, 27㏀, 10㏀, 4.7㏀, 5.6㏁)
커패시터( 47㎌, 1㎌ )
4. 실험
포토트랜지스터에 빛을 조사한 후에 그 특성을 관측한다. 포토 트랜지스터는 주변의 빛에 민감하므로 플라스틱 튜브나 열 수축용 튜브의 끝단을 이용해 포토트랜지스터를 감싼다. 출력되는 빛이 변화될 수 있도록 한다. 센서와 IRED를 0.5～1인치 정도 분리한다.
1. 그림 4-6과 같이 회로를 구성한다. 47㏀의 값을 갖는 RL로서 실험을 시작한다. IRED를 전원으로부터 분리한다.
1) dark voltage Vc를 측정한다.
Vc = ____________________
2) Vcc－Vc＝VRL/RL로부터 암전류를 계산한다. 계산한 암전류는 얼마인가?
Idark = _________________
2. 회로를 다시 연결하라. 10㏀ 저항을 조정하여 IRED가 완전히 OFF될 때까지 전류를 감소하라.
1) 컬렉터 Vc에서의 전압을 기록하라.
Vc = _______________________
2) 1단계에 찾았던 값과 얼마만큼의 차이가 있는가?
3. IRED에 흐르는 전류를 증가시킨다. 트랜지스터의 Vo를 관측한다. IRED의 전류가 증가함으로서 Vc에서는 어떠한 현상이 일어나는가?
4. 10㏀ 저항을 Vc＝½Vo 또는 최소가 될 때까지 조정하고, RL의 값을 각각 27, 10, 4.7㏀으로 하였을 때 Vo를 측정하라.
1) 27㏀에 대한 Vc를 측정하라.
Vc = _______________________
2) 10㏀에 대한 Vc를 측정하라.
Vc = _______________________
3) 4.7㏀에 대한 Vc를 측정하라.
Vc = _______________________
5. 4단계에서와 같이 10㏀ 저항을 조정한다. RL=4.7㏀으로 하고 이미터에 접속 된 47㎌ 콘덴서에는 1㎑ 구형파를 인가한다. 오실로스코프의 외부동기 단자를 Vo와 연결한다. 구형파가 Vo 단에서 관측될 수 있을 때까지 신호레벨을 조정한다.
1) peak-to-peak 전압 Vo(p-p)를 기록하라.
Vo(p-p) = _______________________
2) 출력 파형 패턴을 스케치하라.
6. 출력을 관측하면서 베이스와 접지 사이에 5.6㏁을 연결해 포토트랜지스터 이득을 감소하라. Vo에서 어떠한 현상이 일어나는가?
7. 함수발생기나 IRED를 바꾸지 않고서 전원을 OFF한 후, 그림 4-6b와 같이 RL과 C2를 이미터 단으로 옮긴다. 컬렉터와 V+ 단자를 연결하고 전원을 켠다.
1) Vo(p-p)를 측정하라.
2) Vo(p-p)를 도시하여라.
8. 도시된 그림으로부터
1) 이미터 출력이 동상인지 아닌지를 결정하라.
2) 출력 전압을 비교 검토하라.
그림 4-6 포토트랜지스터의 출력 회로
5. 검토 및 복습
다음 문장을 적절한 단어를 사용해 완성하라.
1. 포토트랜지스터는 포토다이오드 보다 이득을 갖는다.
2. 센서 출력은 또는 로부터 얻어질 수 있다.
3. 포토트랜지스터는 GaAs 다이오드 보다 파장 응답을 갖는다.
4. 포토트랜지스터의 컬렉터 전류는 포토다이오드보다 .
5. 온도는 에 대한 포토트랜지스터 내의 전류 흐름을 유발한다.
6. 이득을 증가시키기 위해 트랜지스터 두 개를 세로로 연결한 회로를
회로라 부른다.
7. 일반적으로 암전류(dark current)는 영역에서 발견된다.
8. 기호 H는 을 의미한다.
9. 소자가 빛에 반응하는 곳은 주로 접합에서 일어난다.
10. OP Amp의 궤환 루프에 있는 포토트랜지스터는 증폭기의 을 제어한다.

키워드

LED,   LD,   PD,   발광다이오드,   광전도셀,   포토 다이오드,   포토 트랜지스터,   실험