[자연과학] 실험보고서 - 광전소자

광전소자

1. 실험목적

- 적색과 녹색 발광 다이오드(LED) 들에 대한 자료를 얻는다.
- 7-세그먼트(seven-segment) 지시기로 숫자를 표시한다.
- 광결합기를 통하여 신호를 전달한다.

2. 이론요약

LEDs
LED는 고체상태의 광원이다. LED는 낮은 전압을 필요로 하고, 수명이 20년 이상으로 상대적으로 긴 편이다. 또한 on-off전환이 빨라서 백열등보다 더 많이 사용되고 있다. 순방향으로 바이어스된 다이오드를 정류기 다이오드라고 하는데 정류기 다이오드는 자유전자가 정공과 접합에서 재결합을 할 때 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 떨어지면서 열과 빛의 형태로 에너지를 방출하게 된다. 에너지가 방출될 때에 실리콘의 불투명 물질보다 반투명 물질로 사용되어 약간의 빛이 새어나간다. 이때 갈륨(Ga), 비소(As), 인(P) 원소를 사용하여 여러 가지 색을 만들 수 있고, 보이지 않은 적외선을 방출하는 LED도 만들 수 있다.
그림4-1
그림 4-2
LED는 10-50 mA사이의 전류에 대하여 1.5-2.5V까지의 전압강하를 갖는다. LED는 낮은 역방향의 정격 전압을 갖는데 정격전압보다 더 큰 역방향 전압이 인가되면 LED가 파괴되거나 특성이 저하된다.그래서 LED를 보호하는 방법이 있는데 그것은 정류기 다이오드를 병렬로 연결하는 것이다. 과도한 전압이 LED에 역방향으로 걸리는 것을 막아주는 원리이다. LED를 배열하여 숫자, 문자 등을 나타낼 수 있다. 가장 일반적인 배열은 7-세그먼트 표시기 이다. 7-세그먼트는 양의 전압이 모든 양극에 인가되면 하나 또는 여러 가지 경우의 수가 음극가 전류제한저항을 통하여 접지됨으로써 숫자나 문자를 만들 수 있는 것이다.
광다이오드
역방향을 바이어스 되니 다이오드는 소수 캐리어 때문에 작은 전류…
광결합기

3. 결과예측

4. 표 4-1에 기입된 전류가 흐르게 전원전압을 조정하고 각 LED 전압을 기록한다.

5. 그림 4-6회로에서 적색 LED를 녹색 LED로 바꾼다.

6. 녹색 LED에 대하여 실험 과정 3,4를 반복하라.

7.06V

8. 그림 4-7(c)는 YIL312의 회로도이다. 1, 10, 13번 핀은 접지이다. 만약 회로가 정확히 동작한다면 숫자 7이 나타날 것이다.

9. 1, 10, 13번 핀을 접지에서 떼어낸다.

10. 그림 4-7의 (a)와 (c)를 참조하라. 어떤핀을 접지시켜야 숫자 0이 나타나는가 이들 핀을 접지시키고 회로가 정확하게 동작하면 표 4-2에 핀 번호를 써 넣는다.

11. 1에서 9까지의 남은 숫자와 소수점에 대하여 10의 과정을 되풀이한다.

1, 2, 7, 8, 10, 13

10, 13

1, 7, 8, 11, 13

1, 8, 10, 11, 13

2, 10, 11, 13

1, 2, 8, 10, 11

2, 7, 8, 10, 11

1, 10, 13

1, 2, 7, 8, 10, 11, 13

1, 2, 10, 11, 13

-표 4-2-

12. 그림 4-8(a)의 회로를 연결하고, 2V에 맞게 전원전압을 조정하라. 표 4-3에 출력전압을 측정하고 기록한다.

13. 표 4-3에 주어진 전원전압에 대한 12의 과정을 반복한다.

14. 표 4-3의 데이터로부터 광 결합기의 Vout 대 Vs 사이의 전달 그래프를 그래프 4-1에 그린다.

Vs, V