Элементы оптоэлектроники. Приборы с зарядовой связью. Светодиоды. (Лекция 14.2)

1.

Весна 2016
Лекция 14
Элементы оптоэлектроники (часть 2)
1. Приборы с зарядовой связью (ПЗС)
2. Другие технологии фоточувствительных
приборов
3. Светодиоды
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
1

2.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Приборы с зарядовой связью (ПЗС)
CCD, charge-coupled devices
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
2

3.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Перекрытие потенциальных ям двух
близкорасположенных затворов
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
3

4.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Трехфазный ПЗС-регистр
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
4

5.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Диаграммы управления трехфазным регистром
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
5

6.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
«Вид на регистр сверху»
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
6

7.

Элементы оптоэлектроники
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
Весна 2016
7

8.

Элементы оптоэлектроники
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
Весна 2016
8

9.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Структура двумерной матрицы ПЗС
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
9

10.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
КМОП-сенсоры
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
10

11.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Foveon X3
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
11

12.

Элементы оптоэлектроники
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
Весна 2016
12

13.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
TFA (Thin Film on ASIC)
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
13

14.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Световой поток - общая мощность видимого излучения
лампы, показывает общее количество света, излучаемого
источником во всех направлениях.
Единица: люмен Лм (Lm).
Сила света в заданном направлении - называют поток
источника, заключенный в малом телесном углу (конусе)
Единица: Кандела (Кд, Kd)
Яркость - отношение силы излучения в заданном
направлении от участка поверхности к проекции
излучающей поверхности на плоскость,
перпендикулярную этому направлению.
Единица: кандела на метр квадратный (кд/м.кв)
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
14

15.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Освещенность - показывает, как сильно освещена
поверхность источником света, она определяется
величиной светового потока всех ламп в помещении
(люмен), падающего на единицу площади помещения
(м2), измеряется в люксах (лк). 1 лк = 1 люмен / м2.
Единица: Люкс Лк (Lк).
Световая отдача - отношение излучаемого светового потока
к потребляемой мощности.
Единица: люмен на ватт (лм/Вт)
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
15

16.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Цветовая температура - температура черного тела, при
которой оно испускает излучение с той же
хроматичностью, что и рассматриваемое излучение.
Единица: кельвин (К)
2700К сверхтеплый белый
3000К теплый белый
4000К естественный белый
>5000К холодный белый (дневной)
Индекс цветопередачи - отношение воспроизведения цветов
предметов при освещении их данным источником света к
воспроизведению цветов этих же предметов,
освещаемых источником света, принятым за эталон
.Символ: Ra
Ra 91-100 очень хорошая цветопередача
Ra 81-91 - хорошая цветопередача
RaФакультет
51-80 КИУ
- средняя цветопередача
ХНУРЭ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
16

17.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Структура светодиода красного излучения
р-область
Область
поглощения
фотонов
Промежуточный
слой
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
17

18.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Структура светодиодов излучения желтого и
зеленого цвета
Промежуточный
слой
SiO2
Отражающий слой
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
18

19.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Полупроводник Переход
Контакты
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
Контакты
Переход
Контакты
19

20.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Пример конструкции
Цветная
линза
Стеклянное
окно
Корпус
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
Катод
Анод
(-)
(+)
Стеклянный
изолятор
20

21.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Пример конструкции
Светодиод
Цветная
линза
Катод
(-)
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
Стеклянный
Анод изолятор
(+)
21

22.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Пластмассовая линза
Катод
(-)
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
Анод
(+)
22

23.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды инфракрасного излучения
Металл
nAlGaAs
50 мкм
pGaAs
pAlGaAs
p+GaAs
SiO2
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
23

24.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды с гетеропереходами
300 мкм
100 мкм
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
24

25.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Полупроводниковые инжекционные лазеры
Структура лазера с двумя переходами
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
25

26.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Полупроводниковые инжекционные лазеры
с вертикальным резонатором
Выходное излучение
P-GaAs контакт
p-AlAs/AlGaAs
Активная область
n-AlAs/AlGaAs
n-GaAs контакт
Подложка
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
26

27.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Основные параметры
-Яркость свечения диода (кд/м2)
при максимально допустимом
прямом токе
-Постоянное прямое напряжение
Uпр при максимально
допустимом прямом токе
- Максимально допустимый
постоянный прямой ток Iпр
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
27

28.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Основные параметры
-Максимально допустимое постоянное
обратное напряжение Uобр.max
-Длина волны излучения
- Угол излучения - плоский угол, в
пределах которого сила света
составляет не менее половины ее
максимального значения
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
28

29.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Спектральные характеристики излучения
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
29

30.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Зависимость видности от длины волны
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
30

31.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Светодиоды
Спектральная характеристика
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
31

32.

Элементы оптоэлектроники
Светодиоды
Весна 2016
Характеристика направленности
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
32

33.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Двухцветные светодиоды
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
33

34.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Двухцветные светодиоды
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
34

35.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Сверхяркие светодиоды
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
35

36.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Семисегментный светодиодный индикатор
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
36

37.

Элементы оптоэлектроники
Весна 2016
Домашнее задание
Привести примеры схем с светодиодами
ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354
37