- •1. Шкала электромагнитных волн. Волновые и квантовые проявления света. Основные параметры и характеристики светового излучения.
- •2. Определение и физические основы квантовой электроники. Основные классы квантовых электронных приборов (по принципу действия).
- •3. Определение и физические основы оптоэлектроники. Основные классы оптоэлектронных приборов (по принципу действия).
- •4. Сравнительные характеристики и параметры светового излучения, генерируемого различными источниками (приборами).
- •5. Специфические особенности лазерного излучения. Методы управления параметрами лазерного излучения.
- •6. Основные физические эффекты, используемые в оптоэлектронике.
- •7. Фоторезисторы. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
- •8. Фотодиоды. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
- •9. Светодиоды. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
- •10. Оптроны. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
- •11. Полупроводниковые лазеры. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
- •12. Жидкие кристаллы.
- •13. Приборы для регистрации теплового излучения. Пирометры, болометры, тепловизоры. Устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
- •15. Интегрально-оптические элементы (иоэ). Назначение, особенности
- •16. Приборы с зарядовой связью (пзс). Устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
- •17. Пзс-матрицы. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
- •1. М пзс с буферизацией кадра
- •2. М пзс с буферизацией столбцов
- •18. Волоконная оптика. Физические эффекты, используемые в волоконной оптике. Примеры реализации волоконно-оптических устройств и систем.
- •19. Оптические волокна и кабели. Назначение, принципы действия особенности конструктивной реализации, основные параметры и характеристики.
- •20. Элементы для согласования и управления параметрами световых лучей в волоконно-оптических системах. Примеры реализации таких элементов.
8. Фотодиоды. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
Назначение: фотодио́д — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд.
Принцип действия: Простейший фотодиод представляет собой обычный полупроводниковый диод, в котором обеспечивается возможность воздействия оптического излучения на р–n-переход. При воздействии излучения в направлении, перпендикулярном плоскости p-n-перехода, в результате поглощения фотонов с энергией, большей, чем ширина запрещенной зоны, в n-области возникают электронно-дырочные пары. Эти электроны и дырки называют фотоносителями. При диффузии фотоносителей в глубь n-области основная доля электронов и дырок не успевает рекомбинировать и доходит до границы p–n-перехода. Здесь фотоносители разделяются электрическим полем p–n-перехода, причем дырки переходят в p-область, а электроны не могут преодолеть поле перехода и скапливаются у границы p–n-перехода и n-области. Таким образом, ток через p–n-переход обусловлен дрейфом неосновных носителей – дырок. Дрейфовый ток фотоносителей называется фототоком.
Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов – без внешнего источника электрической энергии (режим фотогенератора) либо с внешним источником электрической энергии (режим фотопреобразователя).
Устройство: cтруктурная схема фотодиода. 1 — кристалл полупроводника; 2 — контакты; 3 — выводы; Ф — поток электромагнитного излучения; Е — источник постоянного тока; Rн — нагрузка.
Параметры: чувствительность (отражает изменение электрического состояния на выходе фотодиода при подаче на вход единичного оптического сигнала.); шумы (помимо полезного сигнала на выходе фотодиода появляется хаотический сигнал со случайной амплитудой и спектром - шум фотодиода)
Характеристики:а) вольт-амперная характеристика фотодиода представляет собой зависимость выходного напряжения от входного тока. б) световая характеристика зависимость фототока от освещенности, соответствует прямой пропорциональности фототока от освещенности. в) спектральная характеристика фотодиода – это зависимость фототока от длины волны падающего света на фотодиод.
Применение: а) оптоэлектронные интегральные микросхемы.
б) многоэлементные фотоприемники.в) оптроны.
9. Светодиоды. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
Назначение: Светодиод - это полупроводниковый прибор, который излучает свет при пропускании через него тока в прямом направлении.
Принцип действия: Работа основана на физическом явлении возникновения светового излучения при прохождении электрического тока через p-n-переход. Цвет свечения (длина волны максимума спектра излучения) определяется типом используемых полупроводниковых материалов, образующих p-n-переход.
Светодиод является полупроводниковым излучающим прибором с одним или несколькими n-р переходами, преобразующий электрическую энергию в энергию некогерентного светового излучения. Излучение возникает в результате рекомбинации инжектированных носителей в одной из областей, прилегающих к n-р переходу. Рекомбинация происходит при переходе носителей с верхних уровней на нижние.
Характеристики и параметры: основным параметром светодиодов является внутренняя квантовая эффективность (отношение числа фотонов к количеству инжектированных в базу носителей) и внешняя эффективность (отношение потока фотонов из светодиода к потоку носителей заряда в нем). Внешняя эффективность в значительной мере определяется технологией и с ростом ее уровня может быть значительно увеличена.
Основные характеристики светодиодов - вольт-амперные, яркостные и спектральные. Основными параметрами светоизлучающих диодов являются длина волны, полуширина спектра излучения, мощность излучения, рабочая частота и диаграмма направленности излучения.
Светодиоды находят широкое применение в цифровых индикаторах, световых табло, устройствах опто электроники. Принципиально возможно формирование на их основе экрана цветного телевидения.