Asosiy parametrlarini hisoblash

9 – amaliy mashg‘ulot


TOLALI OPTIK ALOQA TIZIMLARIDA QO‘LLANILADIGAN FOTOQABULQILGICHLARNING
ASOSIY PARAMETRLARINI HISOBLASH


9.1. Mashg‘ulotning maqsadi

Fotoqabulqilgichlarning tuzilishi, ish prinsipi, xarakteristika, parametrlarini o‘rganish va ularni hisoblash ko‘nikmalarini shakllantirish.

9.3. Nazorat savollari:

9.3.1. Optik signallarni qabul qiluvchi modulning vazifasi va tuzilishini tushuntiring.

Qabul qiluvchi optoelektron modul tolali optik aloqa tizimining muhim tarkibiy qismi hisoblanadi. U tola orqali qabul qilingan optik signalni elektr signaliga o‘zgartirib beradi. Bu signalga keyingi elektron qurilmalar tomonidan ishlov beriladi.

Qabul qiluvchi optoelektron modul quyidagi funksional elementlardan tarkib topadi: — optik signalni elektr signalga o‘zgartirib beruvchi fotoqabulqilgich; — elektr signalni kuchaytirib, uni ishlov berish uchun yaroqli ko‘rinishga keltiruvchi elektron kuchaytirgichlar kaskadi; — signalning boshlang‘ich shaklini qayta tiklovchi dem odulyator.
9.3.2. Optik signallarni qabul qiluvchi modulda qo‘llaniladigan fotoqabulqilgichlarga qanday talablar qo‘yiladi?

Tolali optik aloqa tizimlarida qoMlaniladigan fotoqabulqilgichlarga quyidagi talablar qo'yiladi: — fotoqabulqilgichning fotosezgir yuzasi optik tolalarning ko‘ndalang kesim o‘lchamlariga yaqin o‘lchamlarga ega bo‘lishi kerak; — fotoqabulqilgich, yorug‘lik manbayi va optik kabel bilan spektral jihatdan mos kelishi kerak. Buning uchun fotoqabulqilgich tayyorlanadigan yarimo‘tkazgich man etilgan energetik sohasining kengligi yorug‘lik manbayi man etilgan energetik sohasining kengligidan kichik bo‘lishi va optik tolaning shaffoflik darchalaridan biriga mos kelishi kerak; — fotoqabulqilgich yetarli darajada katta fotosezgirlikka ega bo‘lishi kerak; — axborotni talab etilgan tezliklarda qabul qilishini ta’minlash uchun fotoqabulqilgich katta tezkorlikka (10_9h_ 1010 s) ega bo‘lishi kerak; — nurlanish quwatining fotoqabulqilgichga kirishidagi yo‘qotishlarni imkon qadar kamaytirish uchun fotoqabulqilgich optik zichligi bo'yicha optik tola bilan muvofiqlashgan bo'lishi, boshqacha aytganda, uning sindirish ko‘rsatkichi optik tolaning sindirish ko‘rsatkichiga yaqin bo‘lishi kerak; — haroratning o'zgarishlari fotoqabulqilgichning ishiga imkon qadar kam ta’sir qilishi kerak.

9.3.3. Fotoqabulqilgichlar qanday materiallardan tayyorlanadi?

Fotoqabulqilgichlar sifatida kremniy, germaniy va kutubxonasi boshqa tor energetik sohali yarimo'tkazgichlardan tayyorlanadi

9.3.4. Optik aloqa tizimlarida fotoqabulqilgichning qanday turlaridan foydalaniladi?

Hozirgi vaqtda tolali optik aloqa tizimlarida bu talablar majmuiga javob beradigan fotoqabulqilgichlar sifatida kremniy, germaniy va boshqa tor energetik sohali yarimo'tkazgichlardan tayyorlangan fotodiod, p-i-n fotodiodi, ko‘chkili fotodiod va fototranzistorlardan foydalaniladi.

9.3.5. Fotodiodning volt-amper xarakteristikalari oilasini tafsivlang. Uni qanday miqdoriy munosabat bilan ifodalash mumkin.

Bu xarakteristikalarning ko‘rinishi bipolar tranzistoming chiqish xarakteristikalari oilasini eslatadi. Yorug‘lik oqimi tushmagan ( 0 = 0 ) boshlang‘ich holda fotodioddan teskari yo‘nalishdagi odatiy kichik qiymatli to ‘yinish toki oqib o ‘tadi. Uni fotodiodning qorong‘ulik toki deb ataladi. Yorug'lik oqimining ta'sirida dioddan oqib o‘tadigan tok ortadi va xarakteristika yuqoriga — tokning katta qiymatlari tomon siljiydi. Yorug‘lik oqimi qanchalik katta bo‘lsa, fototok ham shunchahk katta bo‘ladi. Yorug'lik oqimining turh qiymatlariga tegishh xarakteristikalar teskari yo‘nalishda qo'yilgan kuchlanish qiymatlarining keng oralig‘ida deyarli o‘zgarmay qoladi. Faqat kuchlanishning birmuncha katta qiymatlaridagina fototokning biroz ortishi kuzatiladi. Kuchlanishning muayyan C/tcsk qiymatida esa, elektr teshilishi hodisasi sababh fototokning keskin ortishi yuz beradi

9.3.6. Fotodiodning energetik xarakteristikasini tafsivlang.

Energetik xarakteristikalar to ‘g‘ri chiziqli ko‘rinishga ega va ularning holati kuchlanishning qiymatlariga deyarli bogTiq emas. Fotodiodlarning integral sezgirligi bir necha o‘ndan bir A/W larni tashkil etadi. Bu parametrning qiymati yorug'lik nurining to‘lqin uzunligiga bog'liq va turli yarimo‘tkazgichlar uchun to'lqin uzunligining muayyan qiymatlarida eng katta qiymatga erishadi

9.3.9. Fotodiodning kvant samaradorligi koeffisientiga ta’rif bering.

kvant samaradorligi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

n = (1 - R)(1 - e~aLxx),
bunda, R — frenel qaytish koeffitsiyenti; uning son qiymati ko‘pchilik yarimo‘tkazgichlar uchun 0,3 ga teng.
9.6. Topshiriqning 2-bandini bajarish bo’yicha ko’rsatmalar

Yorug‘lik nurlanishi ta’sirida fotodiodda hosil bo‘ladigan fototok quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

If=q(1-æ)α Nf =q(1-æ) αPnurl/h,

(9.6.1)

bu yerda q – elektron zaryadi, q = 1,6·10^-19 Kl;

• 
  - fotodiodning yorug‘likka sezgir sirti yuzasining qaytarish koeffisienti;
  

α – fotodiod sirtiga tushgan yorug‘lik nurlanishining uning hajmida yutilgan ulushini ko‘rsatuvchi, son qiymati birdan kichik bo‘lgan o‘lchamsiz kattalik;

 - fotodiodda sodir bo‘ladigan fotoelektrik o‘zgarishlarning samaradorligini ifodalovchi kattalik. Kvant samaradorligi deb ataladigan bu kattalik fotodiod sirtiga tushgan bitta foton xisobiga hosil bo‘ladigan elektron – kovak juftlarining o‘rtacha sonini ko‘rsatadi:

=NE-K/Nf .mn (9.6.2)

Fotodiodda yutilgan fotonlar ta’sirida hosil bo‘lgan elektron-kovak juftlarining barchasi ham hajmiy zaryad sohasiga yetib kelolmasligini va fototok hosil bo‘lishida ishtirok etmasligini e’tiborga olinsa, bu kattalikning son qiymati 1 dan kichik bo‘ladi (yuqori sifatli kremniyli fotodiodning kvant samaradorligi 0,8 ga yetishi mumkin).

Nf = Pnurl/h - fotodiod sirtiga vaqt birligi ichida tushayotgan fotonlar soni;

Pnurl- fotodiod sirtiga tushayotgan nurlanishning quvvati; h - fotonlar energiyasi;

8. 
   – Plank doimiysi, 6,6210^-34 Djs;
   

- yorug‘lik chastotasi.

Fotoqabulqilgichlarning, jumladan, fotodiodning tok bo‘yicha sezgirligi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi: