Перед выполнением работы изучить правила техники безопасности при работе с высоким напряжением в электроустановках. ОСНОВНОЙ ОПАСНОСТЬЮ НА УСТАНОВКЕ ЯВЛЯЕТСЯ ФЭУ С ПОДАННЫМ НА НЕГО НАПРЯЖЕНИЕМ, ПРЕВЫШАЮЩИМ 1кВ.
Ознакомиться с описанием лабораторной работы и инструкциями по эксплуатации приборов - источником питания светодиода, цифровыми вольтметрами, печатающим устройством, проверить, не включая приборов, подводку сетевого напряжения к установке. Проверить заземление всех приборов.
4.1. Исследование вольт-амперных характеристик (ВАХ) светодиодов
ВАХ светодиодов исследуются только при прямом смещении р-п перехода.
Паспортные данные светодиода видимого диапазона АЛ307А:
Постоянное прямое напряжение, не более - 2 В
Максимальный прямой ток, не более - 40 мА
Максимум спектрального распределения - 660 нм
Паспортные данные светодиода инфракрасного диапазона АЛ107А:
Постоянное прямое напряжение, не более - 2 В
Максимальный прямой ток, не более - 100 мА
Максимум спектрального распределения - 950 нм
Вставить в держатель светодиод видимого диапазона АЛ307А, соблюдая полярность. Увеличивая ток, измерить по точкам ВАХ диода до 40 мА. Провести аналогичные измерения для светодиода АЛ107А до 100 мА. При наличии возможности автоматизированного измерения ВАХ - воспользоваться программой снятия ВАХ.
4.2. Исследование спектральных характеристик светодиодов
Установить светодиод видимого диапазона АЛ307А в держатель, соблюдая полярность включения. С помощью преподавателя установить в монохроматор дифракционную решетку 1200 штр./мм и подключить ФЭУ №1. Включить установку и загрузить программу по управлению ею. Установить параметры сканирования (в режиме SETUP), необходимые для данного светодиода. Установить размеры входной и выходной щели равными 0,3 мм, ток через светодиод - 30 мА. Убедившись, что диод светится, с помощью юстировочных винтов держателя сфокусировать световое пятно от диода в центр входной щели монохроматора.
Установить следующие параметры сканирования:
1. Минимальная длина волны сканирования (нм)------------------ 600
2. Максимальная длина волны сканирования (нм)----------------- 720
3. Шаг сканирования (нм) ----------------------------------------------- 0,5
4. Скорость сканирования (нм/мин) ---------------------------------- 100
5.Ордината мин.----------------------------------------------------------- 0
6. Ордината макс.---------------------------------------------------------- 4000
7. Число сканов------------------------------------------------------------- 1
8. Напряжение на ФЭУ №1 (VIS) (В)---------------------------------- 1200
9. Напряжение на ФЭУ №2 (IR) (В)----------------------------------- 0
10. Активная директория------------------------------------------------- d:\students
11. Имя файла -------------------------------------------------------------- *.nm
12. Описание ---------------------------------------------------------------- none
Снять спектры излучения светодиода (не менее десяти) для различных значений прямого тока через диод: начиная с 30 мА уменьшать до тех значений тока, при которых еще есть излучение (минимальный ток ~ 0,2 мА). Выбранные значения тока должны обеспечить при обработке результатов построение графиков зависимости интегральной интенсивности излучения от тока и от напряжения в логарифмическом масштабе. После каждого сканирования записать полученный спектр на диск в отдельный файл, фиксируя в лабораторном журнале имя этого файла и величину тока через диод.
По окончании работы со светодиодом АЛ307А следует установить (в режиме SETUP) напряжение на ФЭУ №1 равное нулю, с помощью преподавателя заменить его на ФЭУ №2 и сменить дифракционную решетку на 600 штр./мм. Закрепить светодиод инфракрасного диапазона АЛ107А в держатель, не изменяя положение держателя, установить ток через диод - 80 мА, размеры щелей на монохроматоре - 0,1 мм. Рекомендуемые начальные значения параметров сканирования для инфракрасного светодиода:
1. Минимальная длина волны сканирования (нм)------------------ 900
2. Максимальная длина волны сканирования (нм)----------------- 1050
3. Шаг сканирования (нм) ----------------------------------------------- 0.5
4. Скорость сканирования (нм/мин) ---------------------------------- 100
5. Ордината мин.----------------------------------------------------------- 0
6. Ордината макс.---------------------------------------------------------- 4000
7. Число сканов------------------------------------------------------------- 1
8. Напряжение на ФЭУ№1 (VIS) (В)---------------------------------- 0
9. Напряжение на ФЭУ№2 (IR) (В)------------------------------------ 1100
10. Активная директория------------------------------------------------- d:\students
11. Имя файла -------------------------------------------------------------- *.nm
12. Описание --------------------------------------------------------------- none
Поскольку излучение светодиода АЛ107А лежит в инфракрасной области спектра, его юстировку следует проводить только по показаниям цифрового вольтметра (или осциллографа). Для юстировки светодиода невидимого диапазона необходимо установить спектрометр на длину волны, приблизительно соответствующую максимуму в спектре излучения светодиода, для этого, начав сканирование, прервать его на длине волны 950 нм (показание счетчика монохроматора - 475). Получив разрешение преподавателя подключить выходной разъем сигнального кабеля от ФЭУ к осциллографу или цифровому вольтметру. Вращая юстировочные винты держателя светодиода добиться максимального выходного сигнала с ФЭУ. (Убедиться, что он не превышает 10 В, в противном случае уменьшить напряжение на ФЭУ или уменьшить размеры щелей.) Вновь подключить ФЭУ к усилителю в электронной стойке. Произвести аналогичные измерения спектров излучения для различных значений прямого тока через диод: начиная с 80 мА - далее уменьшать (минимальный ток ~ 0,8 мА).
По окончании снятия спектров вывести графики спектров обоих светодиодов, соответствующие минимальным токам через диоды на экран (в режиме DISPLAY). С помощью курсора определить значение сигнала, соответствующего темновому току обоих ФЭУ (темновой ток - ток через ФЭУ в отсутствии светового сигнала на нем). Для каждого измеренного спектра светодиода (т.е. для каждого значения тока через светодиод) произвести коррекцию, вычитая сигнал, соответствующий темновому току соответствующего ФЭУ, ввести поправку на спектральную функцию установки, вычислить интегральную интенсивность излучения и записать ее в лабораторный журнал (пункт меню ЛАБОРАТОРНАЯв режиме CALCULATION ). Отнормированные спектры записывать на диск под новыми именами.
Вывести на печать в виде графиков и таблиц по два отнормированных спектра для каждого светодиода (для минимальных и максимальных токов). Перевести значения длин волн в значения энергий: hn (эВ) = 1239,7/ l (нм) (воспользовавшись пунктом меню ENERGY SCALE в режиме CALCULATION).