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[결과보고서]광 신호 및 초음파 신호 처리 실험

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최초 등록일
2010.05.23
최종 저작일
2009.05
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소개글

[결과보고서]광 신호 및 초음파 신호 처리 실험 결과입니다.

목차

1. 실험 제목
2. 관련 이론
- 광 신호 처리
1) 포토다이오드 및 포토트랜지스터
2) 수광 다이오드
3) PIN diode (PD)
4) 포토다이오드의 특성과 용도
5) 포토트랜지스터 (photo transistor)

1) 초음파의 개요
2) 초음파 진동자
3) 송신회로
4) 수신 회로
5) 초음파의 거리 계측

3. 실험결과

4. 고 찰

5. 질 문

본문내용

1. 실험 제목
- 광 신호 및 초음파 신호 처리 실험

2. 관련 이론
- 광 신호 처리
1) 포토다이오드 및 포토트랜지스터
포토다이오드는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합하면 P형의 정공이 N형으로 확산되어 들어가고 N형의 전자가 P형으로 확산한다. 확산된 전자, 정공은 접합부분에서 만나 결합하여 소멸되고 접합부근 P형에는 (-)전하와 엑셉터(acceptor) 이온이 N형에는 (+)전하를 띤 도너(donor) 이온이 남는다. 전하의 존재로 접합부는 전계 때문에 확산되지 않아 공핍 영역(depletion) 또는 전이영역(transition region)이 생겨 빛을 발산하는 발광 다이오드와 빛을 받아 접합전극에서 기전력이 생기는 수광 다이오드가 있다. 또한 포토다이오드에 의한 증폭기능을 추가한 포토트랜지스터가 있다.

⦁발광 다이오드
반도체 다이오드의 구조로 사용된 재질은 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 방출한다. 구조는 표면방출 LED(light emission diode)와 모서리 방출 LED가 있으며 렌즈나 광섬유를 직접 결합시킨 LED와 다양한 광학적인 구조를 통해 출력되어 빛의 결합효율을 높인다. 반도체 접합부에 전류를 흘리면 빛을 방사한다. 반도체 제조 시 접합부의 에너지가 이라면 발광색의 파장 는 다음과 같다.

< 구 조 >
다음 그림은 LED의 구조이다.
< 원 리 >
재결합은 PN 접합 부근에서 일어나고 모든 방향으로 빛이 방출되며 배 부분의 빛은 1㎛정도의 얇은 P층을 통과하여 나온다. Ge, Si 보다는 GaAs가 빛 방출이 잘 일어난다. 이외에도 GaAsP, GaP, AlGaAs, InGaAsP 등이 있다. 빛은 위, 아래 옆 방향으로 나오며 내부적으로 생성된 미소의 양만 수직방향으로 나오므로 효율적이지 못하다. 이런 구조를 동종 접합이라 한다.
다음 그림은 다층구조의 LED로 이종구조(hetero-structure)로 두 개의 P와 N 영역은 사용한 재질의 형상이나 원자의 구조에 원하는 불순물의 주입(도핑)농도가 각각 달라 서로 다른 굴절률을 갖는다. 이 구조는 활성영역에서의 전자의 정공의 농도를 증가시키고 또한 빛이 방출되는 방향을 제한하여 빛의 대부분이 위로 방출되도록 하고 아래층 P영역은 빛의 방사체로서의 역할을 하며 반면에 N형 영역은 빛을 투과시켜 빛이 나오는 각도는 빛의 반 전력 점에서 볼 때 약 120°이다.

참고 자료

없음
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