광전소자실험목적- 적색과 녹색 발광 다이오드들에 대한 자료를 얻는다.- 7- 세그먼트 지시기로 숫자를 표시한다.- 광결합기를 통하여 신호를 전달한다.이론발광 다이오드는 고체상태의 광원이다. LED는 다음과 같은 이점 때문에 많은 응용분야에서 백열등을 대신해왔다. 순방향으로 바이어스된 정류기 다이오드에서 자유전자와 정공은 접합에서 재결합된다. 자유전자가 정공과 결합할 때 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 떨어진다. 이러한 전자의 결합이 열과 빛의 형태로 에너지를 방출한다. 실리콘은 불투명하기 때문에 빛이 주위로 새나가지 않는다. LED는 반투명 물질이 실리콘 대신 사용된다. 순방향으로 바이어스된 LED에서 자유전자와 정공이 접합에서 재결합될 때 열과 빛을 다시 방출한다.LED는 10-50mA 사이의 전류에 대하여 1.5V에서 2.5V까지의 일반적인 전압강하를 갖는다. 예비적인 분석과 설계를 하기 위하여 우리는 2V의 오프셋 전압을 갖는 근사 2의 다이오드를 사용할 것이다. LED는 낮은 역방향의 정격 전압을 갖는다. 예를 들면 TIL221(실험에서 사용되는 적색 다이오드)는 3V의 최대 역방향 전압을 갖는다. 이것은 3V보다 큰 역방향 전압이 우연히 인가되면 파괴되거나 LED의 특성이 저하되는 것을 의미한다.LED를 보호하는 한 방법으로 정류기 다이오드를 병렬로 연결하는 것이 있다. 0.7V의 전류기 다이오드의 장벽 전압은 0.7V를 넘는 과도한 전압이 LED에 역방향으로 걸리는 것을 막아준다.LED 배열은 숫자 문자 및 다른 기호를 나타내는 LED의 집단이다. 가장 일반적인 LED배열은 7-세그먼트 표시기이다. 이 표시기는 7갸의 구형 LED를 포함한다. 각각의 LED는 표시될 문자의 한 부분을 형성하기 때문에 세그먼트라고 부른다. 양의 전압이 모든 양극에 인가된다. 하나 또는 더 많은 음극이 전류제한저항을 통하여 접지됨으로써 대부분의 알파벳 문자나 어떤 구두점 기호들, 그리고 0에서 9까지의 디지트를 만들 수 있다.역방향으로 바이어스된 다이오드는 소수 캐리어 때문에 작은 전류가 흐른다. 이들 캐리어의 수는 온도에 의존하나 또한 접합을 때리는 빛에도 의존한다. 다이오드 포장이 불투명할 때 외부의 빛은 접합에 도달할 수 없다. 그러므로 우리는 광전효과를 검출할 수 없다. 그러나 다이오드가 유리포장으로 되었을 때 들어오는 빛은 역방향 전류의 양을 변화시킨다.광다이오드는 빛에 대한 감도가 최적화되어 있다. 이 다이오드에서 유리창은 접합을 통해 빛이 통과하도록 하고 들어오는 빛은 자유전자와 정공을 만든다. 다른 말로, 빛은 소수 캐리어의 수를 증가시키며 빛이 강하면 강할수록 더 많은 소수 캐리어를 만든다. 또한 광다이오드는 역방향 바이어스인 것에 주의해야 한다. 광다이오드는 들어오는 빛을 전기량으로 변환할 수 있는 장치인 광검출기의 한 예이다.광결합기에는 단일 포장 내에서 LED와 광검출기가 결합되어 있다. LED-광다이오드 결합기에서는 LED로부터 나온 빛이 광다이오드의 역방향전류를 조절한다. 이러한 방법으로 입력과 출력 회로는 전기적으로 분리된다.실험 데이터 정리표 4-1. LED 자료I, mAV102.22.1202.42.3302.72.4402.92.6표 4-2. 7-세그먼트 표시기표시 값접지시켜야 할 핀들01, 2, 7, 8, 10, 13110, 1321, 7, 8, 11, 1331, 8, 10, 11, 1342, 10, 11, 1351, 2, 8, 10, 1161, 2, 7, 8, 10, 1171, 10, 1381, 2, 7, 8, 10, 11, 1391, 2, 8, 10, 11, 13LDP6RDP9표 4-3. 광전압기213.68410.1568.6088.08107.73127.46147.25결과 및 토의표 4-1에서 LED에 10-40mA 사이의 전류를 흘려보냈을 때 적색LED는 2.2V에서 2.9V, 녹색 LED는 2.1V에서 2.6의 전압이 걸렸음을 확인하였다. 이 때 흐르는 전류의 값이 올라갈 수록 빛이 강해짐을 확인하였다. 하지만 일정 전류 이후로는 육안으로 판별하기 어려웠다. 또한 각각 다이오드에 걸린 전압이 2.5V() 정도로 입력 전압이 변하여도 일정한 출력전압을 유지하는 다이오드의 특성도 확인하였다.세그먼트의 회로도를 통해 원하는 숫자를 표현하기 위해 어떤 핀을 접지 시켜야 할 지 알 수 있었다. 실험 결과 접지에 따라 0부터 9까지의 숫자를 표현할 수 있었다.광결합기 회로에서 입력 전압을 2-14V 로 증가시켰을 때 출력 전압이 13.68-7.25V로 낮아졌다. 즉 입력전압을 증가시키면 광결합기 내부의 광다이오드에 흐르는 전류가 증가하면서 출력전압이 낮아짐을 확인하였다.
