Báo cáo - Thiết kế mạch tương tự P1

Dựa vào hiện tượng quang điện, một số kim loại khi có ánh sáng chiếu vào sẽ chuyển đổi nó thành năng lương điện.Hình trên biểu diễn một quá trình mà tại đó khi có một photon tương
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo - Thiết kế mạch tương tự P1 VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN BÁO CÁO THẾT KẾ MẠCH TƯƠNG TỰ NHÓM 5 - LỚP K10FGIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : THẦY ĐỖ ĐÌNH HƯNG NĂM HỌC 2009 - 2010Giáo viên hướng dẫn: Thầy Đỗ Đình Hưng. Thành viên trong nhóm 5: 1. Hà Duy Hoàng (21/12/1989) 2. Đỗ Lê Thanh (28/08/1989) 3. Phạm Văn Hoàng (10/09/1989) 4. Nguyễn Xuân Thắng (13/09/1986) 5. Nguyễn Thị Kim Thủy (14/12/1989) 6. Trần Quang Huy (05/06/1989)BÁO CÁO MÔN HỌC THIẾT KẾ MẠCH TƢƠNG TỰ Đề tài: Thiết kế mạch cảm biến ánh sáng:  Khi có ánh sáng chiếu vào thì tắt  Khi không có ánh sáng chiếu vào thì đèn sáng. I. NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ:Dựa vào hiện tượng quang điện, một số kim loại khi có ánh sáng chiếu vào sẽ chuyển đổinó thành năng lương điện.Hình trên biểu diễn một quá trình mà tại đó khi có một photon tương tác với vật chấtthì một điện tử ở mức năng lượng cơ bản Ek sẽ nhận thêm năng lượng của photon (quangnăng)và nhảy lên mức năng lượng kích thích EiCó hai hiện tượng quang điện chính là: . Hiệu ứng quang điện nội hay hiệu ứng quang dẫn ( photconductive effect) Hiệntượng xảy ra khi chiếu ánh sáng lên vật liệu bán dẫn hay điện môi. Khi đó , các e thoátkhỏi trạng thái liên kết và chuyển thành e tự do ( chuyển từ vùng hóa trị sang vùng dẫn)nhưng khong bay ra ngoài--->làm tăng khả năng dẫn điện của bán dẫn hay điện môi. Hiệu ứng quang điện chỉnh lưu( photvoltaic effect) : khi chiếu ánh sáng lên chỗ tiếpxúc của 2 chất bán dẫn khác nhau hay bán dẫn với kim loại thì sinh 1 thế quang điện và 1dòng e đc giải phóng tự chảy theo 1 hướng nhất định trong 1 lớp chặn---> giúp biếnđổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện Năng lượng tối thiểu cần thiết của phôtôn để gây ra được thực hiện tượng quang điệntrong gọi là năng lượng kích hoạt (A). Nó đóng vai trò như công thoát. Muốn gây ra hiện tượng quang dẫn trong thì ánh sáng kích thích phải có bướcsóng ngắn hơn hoặc bằng một giá trị nào đó λ0, gọi là giới hạn quang dẫn của chất bándẫn. Vì năng lượng cần thiết để giải phóng electron liên kết trong chất bán dẫn thườngnhỏ hơn công thoát A của electron trong kim loại, nên giới hạn quang điện của chất bándẫn nằm trong vùng ánh sáng hồng ngoại. Năng lượng kích hoạt và giới hạn quang dẫn của một số chất Chất A (eV) λ0 (mm) Ge 0,66 1,88 Si 1,12 1,11 PbS 0,30 4,14 PbSe 0,22 5,65 PbTe 0,25 4,97 CdS 0,72 0,90 CdTe 1,51 0,82Chất quang dẫn và Hiện tượng quang điện trong Chất quang dẫnLà chất bán dẫn có tính chất cách điện khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt khi chiếu ánh sáng ở mức độ thích hợp Các chất quang dẫn: Ge, Si, PbS, PbSe, CdS … Theo thuyết lưởng tử, bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn được giái thích như sau: + Khi chưa chiếu ánh sáng => e liên kết với các nút mạng => không có e tự do => cách điện + Khi bị chiếu ánh sáng, các photon sẽ truyền năng lượng (ε = hν) cho một liên kết e. Nếu e nhận được năng lượng đủ lớn => giải phóng => e dẫn đến hình thánh lỗ trống, cả e và lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện và kim loại bán dẫn lúc này ở trạng thái dẫn điện. Hiện tượng giái phóng các hạt tái điện (electron và lỗ trống) xáy ra bên trong khối bán dẫn khi bị ánh sáng chiếu vào nên còn gọi là hiên tượng quang dẫn hay hiện tượng quang điện trong Tinh thể Gecmani với liên kết cộng hóa trị bị phá vỡ Giới hạn quang dẫn: Ứng dụng: Pin quang điện và Quang điện trở Thông thường, điện trở của quang trở khoảng 1000 000 ohms. Khi chiếu ánh sáng vào, điện trở này giảm xuống rất thấp. Người ta ứng dụng đặc tính này của quang trở để làm ra các mạch phát hiện sáng/tối.II. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH ĐIỆN: Các phần tử trong mạch:Nguồn: Pin 12V LDR (Light dependent resistor) Quang trở1 Điện trở 10KΩ1 Điện trở 500Ω1 transistor BC547 Một vài LED (3V => 3.5V) Mạch được thực hiện trên Breadbroad (Xem Phụ lục)III. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH: R2: điện trở phân áp mạch cấp cực góp R1, VR, LDR: điện trở phân áp mạch cấp cực gốc. Trong đó: R1 còn là điện trở bảo vệ cực gốc khi quá tải (tức khi VR = 0) VR có giá trị 100k có tác dụng điều chỉnh độ nhạy của mạch: Khi điều kiện ánh sáng sáng kém tiêu chuẩn thì Vr sẽ tăng giá trị. Khi điều kiện ánh sáng sáng hơn tiêu chuẩn thì VR sẽ tăng giá LDR : quang trở để điều khiển mạch điện tùy thuộc vào ánh sáng chiếu vào. Điều kiện ánh sáng ...