Khái niệm và phân loại linh kiện quang điện tử

Linh kiện quang-điệnNHATRANG UNIVERSITY• Quang trở: Là linh kiện mà điện trở của nó giảmmạnh khi chiếu ánh sáng vào• Cấu tạo, nguyên lý hoạt động:- Nguyên lý hoạt động của quang trở dựa trên hiệntượng quang điện trong: khi ánh sáng chiếu vàoquang trở, các electron bị kích thích và trở thànhelectron tự do, nên điện trở của quang trở giảm mạnh- Cấu tạo: Quang trở được làm từ vật liệu một lớp vậtliệu quang điện trong (như Cadimi Sunfit: CdS;Cadimi Selenit: CdSn; Kẽm Sunfit: ZnS) rất mỏng phủlên một đế cách điện, tất cả được bọc trong lớp bảovệ trong suốt và đưa 2 chân dẫn điệnLinh kiện quang-điện• Quang trởNHATRANG UNIVERSITYIΦ3Φ2Φ1RVΦLinh kiện quang-điệnNHATRANG UNIVERSITY• Điốt quang: Là loại điốt mà khi không đượcchiếu sáng thì không có dòng điện chạy quaĐiốt, còn khi được chiếu sáng thì có dòng điệnchạy qua Điốt• Nguyên lý hoạt động của Điốt quang dựa trênhiện tượng quang áp:- Khi chiếu sáng vào tiếp giáp p-n năng lượng của ánhsáng (hν≥EG), sẽ làm xuất hiện một cặp electron-lỗtrống- Điện trường tiếp xúc cuốn các điện tử từ bán dẫn psang bán dẫn n, và cuốn các lỗ trống từ bán dẫn nsang bán dẫn p. Kết quả là dòng ngược qua tiếp giápđược tăng lên, và ở hai khối bán dẫn n, p có một hiệuđiện thế, gọi là hiệu điện thế quang UΦ- Giá trị của dòng ngược và hiệu điện thế quang phụthuộc vào vật liệu chế tạo, bước sóng ánh sáng vàcường độ chiếu sángLinh kiện quang-điệnNHATRANG UNIVERSITYĐiốt quang:Linh kiện quang-điệnNHATRANG UNIVERSITYĐiốt quang:Đặc tuyến quang và đặc tuyến V-A của photodiodeLinh kiện quang-điệnNHATRANG UNIVERSITY• Transistor quang: Là loại Transistor mà khikhông được chiếu sáng thì không có dòng điệnchạy qua Transistor, còn khi được chiếu sáng thìcó dòng điện chạy qua Transistor• Cấu tạo của transistor quang cũng giống nhưtransistor lưỡng cực, nhưng cực B không khôngnối ra chân điện cực mà thay vào đó là cửa sổcảm quang trong suốt• Nguyên lý làm việc của transistror quang cũngdựa vào hiện tượng quang áp:- Khi chưa chiếu sáng thì không có dòng cực B do đótransistor không hoạt động- Khi chiếu sáng, do hiệu ứng quang áp làm xuất hiệndòng cực B, sẽ phân cực cho transistor hoạt độngLinh kiện quang-điệnNHATRANG UNIVERSITYTransistor quang:Đặc tuyến V-A của phototransistorLinh kiện điện-quangNHATRANG UNIVERSITY• Điốt phát quang (LED): Là linh kiện có thể phátra ánh sáng (nhìn thấy hoặc không nhìn thấy)khi được phân cực thuận• Nguyên lý hoạt động của LED dựa vào hiệntượng quang điện và sự tái hợp trực tiếp củacác hạt dẫn:- Khi electron nhận một năng lượng kích thích (dướidạng nhiệt, điện, quang,…) thì nó sẽ chuyển từ mứcnăng lượng cơ bản Ek (thấp) lên mức năng lượng caoEi (cao)- Electron chỉ ở trạng thái kích thích trong thời gian rấtngắn (10-8s) rồi trở lại mức năng lượng cơ bản. Quátrình này là quá trình tái hợp của hạt dẫn và nănglượng của nó giải phóng ra dưới dạng ánh sáng cótấn số: ν=(Ei-Ek)/h, với h=6,625.10-34Js là hằng sốPlankLinh kiện điện-quangNHATRANG UNIVERSITYĐiốt phát quang (LED):Linh kiện điện-quangNHATRANG UNIVERSITY• Cấu tạo LED cũng gồm một tiếp giáp p-n như điốt thôngthường nhưng vật liệu chế tạo và nồng độ pha tạp thìkhác. Tùy thuộc vào vật liệu chế tạo và nồng độ pha tạpmà LED có thể phát sáng với màu sắc khác nhau- Vật liệu chế tạo làGaAs cho ánh sánghồng ngoại- Vật liệu chế tạo làAlInGaP cho ánhsáng màu vàng-Vật liệu GaP choánh sáng màu xanhlá cây- Vật liệu chế tạo làAlGaAs cho ánhsáng màu đỏ-Vật liệu chế tạo làInGaN cho ánh sángLinh kiện điện-quangNHATRANG UNIVERSITYCấu tạo LED- Điện áp phân cực thuậncho LED lớn cỡ 2-3V- Dòng điện qua LED cỡ15mAĐặc tuyến V-A