Установка для комплексного исследования деградации гетероструктур светодиодов. Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Установка для комплексного исследования деградации гетероструктур светодиодов
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение
высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Кафедра конструирования узлов и деталей РЭА (КУДР)
Пояснительная записка к дипломному проекту
УСТАНОВКА ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕГРАДАЦИИ ГЕТЕРОСТРУКТУР
СВЕТОДИОДОВ
Объектом разработки является специализированная
установка для изучения степени деградации гетероструктур СИД. Представлены:
конструкция установки, удовлетворяющие требованиям технического задания.
Цель проекта - разработать конструкцию
лабораторной установки в рамках эскизного проекта и блока УФ подсветки,
произвести расчёты надёжности, теплообмена, собственной частоты печатного узла,
технико-экономического обоснования проекта и БЖД.
В ходе работы над дипломным проектом было
проанализировано техническое задание. Выполнен аналитический обзор по
деградационным явлениям в гетероструктурах СИД и методам их изучения, с целью
выявления конструктивных требований на установку, разработана схема
электрическая принципиальная блока УФ подсветки, подобрана элементная база,
спроектированы конструкция устройства и печатная плата, проведены необходимые
конструкторские расчёты, технико-экономическое обоснование и разработаны меры
по охране труда при производстве установки.
Пояснительная записка выполнена в текстовом
редакторе Microsoft
Office Word
2003. Графические материалы - в системах автоматизированного проектирования
Компас-3D
V12, Altium
Designer, Solid
Works 2010.
object is to develop a specialized unit for
studying the degree of degradation of the LED heterostructure. We present the
construction of the installation that meet the requirements of the
specification.
The aim of the project to develop a
design laboratory setting within the framework of conceptual design and block
UV light, to produce estimates of reliability, heat transfer, the natural
frequency of the printhead, the feasibility of the project and BC.
While working on the degree project was
evaluated on the technical task. Performed an
analytical review of the degradation phenomena in heterostructures and LED
methods their study, to identify construction-setting requirements for the
installation, a scheme for electric fundamentally block UV light, selected element
base, construction designed devices and printed circuit board designer,
conducted the necessary engineering calculations, feasibility study and develop
measures designed to protect labor in the production plant.explanatory note is
made in a text editor, Microsoft Office Word 2003. Graphics - in computer-aided
design Compass-3D V12, Altium Designer, Solid Works 2010.
на дипломный проект «Установка для комплексного
исследования деградации гетероструктур светодиодов»
Исполнитель: студент гр. 237-2 Ермолаев
Александр Валерьевич
оканчивающий университет по специальности 210201
приказ ректора № 4012 от 20.04.2012 г.
Дата сдачи законченного проекта (работы) на
кафедру ____
Руководитель дипломного проекта (работы):
профессор кафедры КУДР, доктор физ.-мат. наук, Еханин Сергей Георгиевич
Официальные консультанты: по экономике - доцент
каф. экономики, кандидат экономических наук, Черская Регина Васильевна, по
безопасности жизнедеятельности - доцент кафедры РЭТЭМ, кандидат хим. наук,
Екимова Ирина Анатольевна.
1 Наименование и область применения
Установка для комплексного исследования
деградации гетероструктур светодиодов, применяется в области научных
исследований.
Задание на дипломный проект. Приказ № 4012,
ТУСУР, кафедра КУДР.
.1 Разработка имеет целью создание конструкции
специализированной установки для контроля качества и степени деградации
гетероструктур и определения оптимальных режимов работы СИД.
.2 Разработка выполняется с применением САПР.
.3 Изделие предназначено для
научно-исследовательских работ.
.1 Проект ГПО КУДР-1003 Изучение деградации
светодиодных гетероструктур методом измерения ВАХ в области микротоков
.2 Зайдель А. Н., Островская Г. В., Островский
Ю. И. Техника и практика спектроскопии. Главная редакция физико-математической
литературы изд-ва «Наука». 1976 г.
.3 Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И.
Аналоговая и цифровая электроника. М.: Горячая линия - Телком, 2005. - 768 с.:
ил.
.1 Состав изделия и требований к конструкции
устройства
.2 Установка собирается из стандартной
аппаратуры с разработкой необходимой оснастки. Блок питания ультрафиолетовой
лампы должен быть выполнен в покупном корпусе.
.2.1 В корпусе должны быть предусмотрены разъёмы
для проводов питания.
.2.2 Печатный узел (ПУ) должен быть выполнен на
жёсткой односторонней печатной плате (ОПП).
.2.3 Площадь ПП выбирается на усмотрение
разработчика. Класс точности проводящего рисунка - 1 по ГОСТ 23751-86.
Параметры оптического канала установки:
Фокусное расстояние 23,2 мм для МБС-10;
Оптическое увеличение общее до 5000 раз;
Площадь исследуемого образца от 0,1х0,1 мм до
10х10 мм
Параметры канала измерения ВАХ светодиода:
Допустимое напряжение питания: 10 - 30 В;
Максимальный ток, подаваемый на светодиод: 200
мА;
Минимальный шаг приращения тока: ~1 мА;
Длительность импульса тока в импульсном режиме
измерения: 0.4 мс;
Диапазон измеряемых температур: 0-100 оС;
.4.1 Срок службы изделия - 20 000 ч.
.4.2 Время непрерывной работы - 8 ч.
.4.3 Значения вероятности безотказной работы
прибора в течение срока службы и времени непрерывной работы по 5.4.1, 5.4.2
должны быть определены в процессе разработки и подлежат согласованию с
Заказчиком. Средняя наработка на отказ уточняется в процессе разработки на
стадии эскизного проекта.
Условия эксплуатации должны отвечать следующим
требованиям по ГОСТ 16962-71.
По вибрационным нагрузкам степень жёсткости I
диапазон частот 1-35 Гц, максимальное ускорение 0,5 g;
По ударным многократным нагрузкам степень
жёстокости I ускорение не более
15 g длительность удара
2-15 мс;
По одиночным ударным нагрузкам степень жёсткости
I ускорение более 4 g,
длительность удара 40-60 мс;
По линейным (центробежным) нагрузкам степень
жёсткости I ускорение равно 10
g;
По температуре воздуха при эксплуатации степень
жёсткости I - нижнее значение
плюс 1оС;
По температуре воздуха при эксплуатации степень
жёсткости I - верхнее значение
плюс 40оС;
По температуре воздуха при транспортировке и
хранении степень жёсткости I
нижнее значение минус 50оС;
По температуре воздуха при транспортировке и
хранении степень жёсткости I
верхнее значение плюс 50оС.
Общая трудоёмкость изделия должна быть
минимальной: уточняется в процессе разработки изготовления макетов на стадии
разработки рабочей документации опытного образца.
.7 Требования к уровню унификации и
стандартизации
В изделии должны быть максимально использованы
конструктивные решения, используемые промышленностью. Разработка и применение
оригинальных деталей подлежит согласованию с заказчиком.
.8 Эстетические и эргономические требования
.8.1 Конструкция должна соответствовать общим
требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.007.0 - 75 - «Эстетические и
эргономические требования».
.8.2 Компоновка органов управления, контроля и
настройки; конструкция передней должна соответствовать современным требованиям
эргономики и технической эстетики.
Себестоимость изделия должна быть минимально
возможной.
Стадия разработки - эскизный проект.
Материалы, предъявляемые по окончании работы
.1 Пояснительная записка с подробной проработкой
следующих вопросов:
) определение состава установки;
) определение последовательности
измерений и испытаний;
) описание работы установки;
) технологическое обоснование;
) технико-экономическое обоснование
проекта;
9) разработка вопросов
охраны труда при производстве;
10) список использованных источников;
8.2 Прочие документы (схемы, чертежи и т. п.):
2) демонстрационный лист (внешний вид и
состав установки);
) демонстрационный лист
(автоматизированного построителя ВАХ);
) схема электрическая принципиальная
блока питания УФ лампы;
) схема сборочного состава блока питания
УФ лампы;
) печатный узел блока питания УФ лампы -
сборочный чертёж;
) сборочный чертёж блока питания УФ
лампы;
9) технологическая схема сборки;
8.3 Требования к предъявляемым материалам
Все предъявленные материалы должны
соответствовать требованиям действующих стандартов, методических указаний по
дипломному проектированию и образовательным стандартам ОС ТУСУР 6.1 - 97.
Оптический блок, блок УФ подсветки,
автоматический построитель ВАХ.
SEM - растровая
электронная микроскопия
AlN - нитрид
алюминия СИД - светоизлучающий диод
МОГФЭ - металлорганическая газофазная эпитаксия
КПД - коэффициент полезного действия
УИР - учебно-исследовательская работа
ОКР - опытно-конструкторские работы
НИР - научно-исследовательская работа
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
БИС - большая интегральная микросхема
СБИС - сверхбольшая интегральная микросхема
ДРШ - дуговая ртутная шаровая лампа
ЭВМ - электронно-вычислительная машина
ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная
машина
БЖД - безопасность жизнедеятельности
САПР - система автоматизированного
проектирования
ЛАТР - лабораторный автотрансформатор
ТКН - температурный коэффициент напряжения
ЭТУ - эксплуатационно-технический уровень
UART -
универсальный асинхронный приёмопередатчик
МИМ-7 - микроскоп металлографический
МБС-10 - микроскоп бинокулярный
стереоскопический
ДЗП - дополнительная заработная плата
ОВПФ - опасные и вредные производственные
факторы
КЕО - коэффициент естественной освещённости
Стремительное развитие технологии производства
светоизлучающих структур в последние годы привело к значительным успехам в
области повышения качества приборов на их основе. Существенно увеличилось число
различных конструкций и типов, серийно производимых кристаллов, изготовленных
на основе эпитаксиальных гетероструктур твёрдых растворов, позволяющих
создавать источники излучения с любыми необходимыми характеристиками для
различных сфер применения. Большой выбор цветов свечения, комбинация мощного
излучения с любой формой его пространственного распределения и с возможностью
получения любого цветового оттенка в широком динамическом диапазоне
интенсивностей излучения открывают огромные перспективы использования
светоизлучающих диодов на основе этих структур в качестве источников света для
различных устройств. Однако, имеют место некоторые проблемы при изготовлении
как самих гетероструктур, так и светодиодов на их основе, которые до сих пор
недостаточно исследованы. Отсутствие методов комплексного решения этих проблем
на стадии производства излучающих кристаллов и технологии их сборки в
светодиодах существенно ограничивает применение готовых приборов в большинстве
устройств специальной сигнализации (светофоры, световая сигнализация [1]), в
устройствах ответственного применения с повышенной степенью надёжности
(судовое, шахтное и аварийное освещение) и в устройствах стратегического
назначения (военная и космическая техника). Наиболее значимой из всего спектра
существующих проблем является проблема изменения (деградации) всего комплекса
первоначальных параметров излучающих структур и светодиодов в целом. На
практике это проявляется в виде изменения значений некоторых характеристик
устройств с исполнительной частью на светодиодах, приводящее к искажению
визуального восприятия информации человеком.
Важной особенностью полупроводниковых источников
света является то, что они, в отличие от традиционных ламп, через 50-100 тысяч
часов не выходят из строя. Наблюдается лишь постепенное снижение их светового
потока [1-3].
В настоящее время производители светодиодов
имеют цель - повысить эффективность светодиодов и снизить их стоимость.
Увеличение эффективности выхода света может быть
реализовано различными способами: усовершенствованием качества материалов,
улучшением структуры чипа и технологии его формирования, текстурированием
поверхности, улучшением свойств подложки и т.д. Однако это требует больших
дополнительных капиталовложений и времени.
Снижение стоимости света может быть достигнуто
увеличением плотности тока, проходящего через светодиодный чип. Если зависимость
квантового выхода от прямого тока падает линейно до определенного значения тока
без насыщения, то поток света, исходящий от одного эмиттера с тем же самым
размером чипа, может быть повышен в несколько раз при более высоких значениях
токов.
Приборы на основе нитрида галлия являются, в
настоящее время, наиболее перспективными для создания осветительных ламп
благодаря большой ширине запрещенной зоны и высокой теплопроводности. Эти
свойства обеспечивают возможность повышения рабочих токов, допустимой рабочей
температуры и получение большой яркости света.
Вместе с тем, стремление к дальнейшему повышению
выхода светового потока неизбежно приводит к увеличению прямого тока через
кристалл полупроводника, и как следствие, увеличению тепловыделения.
Вследствие этого, использование мощных
светодиодов связано с потенциальной возможностью чрезмерного увеличения
температуры перехода, от которой напрямую зависят надежность и световые
характеристики СИД. При условии соблюдения рекомендованных производителем
тепловых режимов, срок службы СИД может достигать 10 лет. Нарушение же
теплового режима (обычно это работа с температурой перехода более 120...125°С)
может привести к снижению срока службы до 10 раз [2]. Кроме того, повышение
температуры перехода приводит к снижению яркости свечения и смещению рабочей
длины волны СИД, что негативно влияет на качество цветного изображения
светодиодных дисплеев [1,2].
Улучшение качества основных параметров СИД идет
в основном по пути применения современных технологических процессов, совершенствования
материалов и структур, а также по пути разработки оптимальных
конструктивно-технологических решений. В тоже время проблема деградации СИД
остается актуальной и, несмотря на непрекращающиеся исследования этого явления,
многие вопросы остаются открытыми и требуют своего решения [6]. Сложность
проблемы состоит в том, что параметры и характеристики СИД на основе
многокомпонентных растворов в сильной степени зависят от метода и технологии
изготовления, типа и концентрации легирующей примеси, структурных дефектов и
целого ряда других факторов. СИД деградируют и во время работы.
Известно [1-4], что деградация интенсивности
электролюминесценции СИД, полученная при более высокой плотности тока,
превосходит значения, наблюдаемые при низкой плотности тока даже при более
высокой температуре окружающей среды. Это свидетельствует о том, что основной
причиной деградации интенсивности электролюминесценции гетероструктур является
повышенная плотность тока, а не окружающая температура. Эти факты следует иметь
в виду при эксплуатации СИД на повышенных плотностях тока.
Сделанные оценки деградации при наработке в
10000 часов при повышенных значениях плотности тока и температуры показывают
[2], что именно увеличение плотности тока более существенно влияет на деградацию
кристаллов на основе InGaN/GaN-гетероструктур, так как приводит к
неравномерному распределению температуры в гетероструктуре и, как следствие,
локальному перегреву её активной области.
Кроме того, для СИД, работающих при высоких
уровнях возбуждения, особую остроту приобретает проблема отвода выделяемого
тепла и прецизионного контроля температуры активной области. При этом
существенно знать не усредненную температуру, рассчитанную на основе тепловых
сопротивлений, а детальную картину распределения температурных полей, так
называемый температурный «mapping» [7].
Эти факты необходимо учитывать для определения
оптимального режима работы, как при разработке светодиодов, так и при
проектировании светодиодных устройств.
Как мы видим, процессы деградации СИД весьма
непросты. Изучение же этих процессов даёт ключ к увеличению надёжности СИД, к
созданию таких диодов, в которых процессы деградации будут значительно слабее.
Уменьшив процессы деградации СИД мы сможем повысить их КПД. Сможем увеличить
максимальный ток, при котором светодиоды ещё не будут деградировать.
Установление связи между скоростью деградации важнейших параметров светодиодов
в процессе наработки с величинами этих параметров до наработки, в перспективе,
даёт возможность количественно предсказывать срок службы светодиодов ещё на
стадии производства.
Анализ известных результатов исследований
деградации светодиодов и методов её изучения, а также особенности современного
производства привели к идее проведения комплексного эксперимента, в котором
проводятся измерения максимально возможного количества параметров и
характеристик светодиодов с целью установления их взаимосвязи и
взаимозависимости в процессе наработки.
Этому и посвящена данная работа - созданию
комплексной установки для исследования деградации СИД.
В мощных светодиодах поверхность кристалла имеет
большую площадь, что неизбежно приведет к неравномерному распределению
плотности светового потока по диаграмме излучения, что еще больше проявляется
при деградации [1- 4, 6].
Нельзя не коснуться цветовых характеристик.
Совершенно очевидно, что чем больше площадь кристалла, тем труднее нанести слой
люминофора, пропорциональный плотности излучения в каждой точке [2].
Известно, что наиболее резкие и большие по
амплитуде изменения свойственны светодиодам с наибольшими показателями
эффективности. Очевидно, что это обусловлено именно перераспределением
плотности потока.
Как уже говорилось выше, выделение электрической
мощности в активной области структуры приводит к ее разогреву. Особенностью
СИД, усложняющей их тепловое моделирование, является действие различных
механизмов тепловой обратной связи в структурах прибора, которые приводят к
изменению исходного распределения источников тепла в структуре [5]. В
результате распределения температуры, плотности тока и мощности становятся
неоднородными.
Кроме этого, производство и эксплуатация СИД
всегда сопровождается появлением макродефектов, то есть отклонений
электрофизических или теплофизических параметров локальной области структуры от
номинальных значений больше допустимого уровня. Наличие дефектов приводит к
появлению локальных перегревов и перераспределению плотности тока и мощности в
структуре.
Известно, что для температур
плавления GaN (~2800°С) характерны высокие равновесные давления азота, что
препятствует выращиванию совершенных кристаллов GaN из расплава. Обычная
плотность дислокаций в кристаллах нитридов достигает 107÷1010 см-2.
Вследствие этого базовые структуры для создания приборов на основе GaN получают
при помощи гетероэпитаксиального осаждения из газовой фазы или
молекулярно-лучевой <#"806308.files/image001.gif">
1 - УФ лампа; 2 - БП УФ лампы; 3 - МБС-10; 4 -
печь; 5 - СИД; 6 - МИМ-7; 7 - Web-микроскоп;
8 - тепловизор; 9 - автоматизированный построитель ВАХ; 10 - универсальный
измеритель ВАХ в области микротоков; 11 - персональный компьютер
Рисунок 2.1 - Функциональная схема установки
2.2 Определение
последовательности измерений и испытаний
1) Фотографирование поверхности кристалла
СИД.
2) Фотографирование поверхности СИД в УФ
свете. Определение начальной дефектности кристалла.
) Измерение ВАХ в области микротоков.
Определение степени влияния сквозных дефектов, распространяющихся на всю
глубину многослойной эпитаксиальной структуры «закоротки».
) Картина свечения поверхности СИД до
испытания.
) Измерение калибровочных ВАХ при разных
температурах в режимах негреющего тока для дальнейшего определения температуры
активной зоны в рабочем режиме.
) Испытания. Совместно с НИИПП.
) Повторение процедуры исследования СИД
после испытаний.
.3.1 Описание конструкции
и работы оптического канала
1) микроскопа МИМ - 7, МБС - 10;
) блока ультрафиолетовой подсветки;
) тепловизора совмещённого с микроскопом;
Исследуемый образец помещается под микроскоп МИМ
- 7 или МБС - 10, через Web-микроскоп
изображение поверхности передаётся на персональный компьютер, где происходит
дальнейшая его обработка. Перед проведением испытаний фотографируется
поверхность неработающего светодиода и в рабочем состоянии, после чего
включается ультрафиолетовая лампа, снимаются картины свечения во время
фотолюминесценции поверхности кристалла без подачи внешнего питания. После
этого происходит подсчёт количества дефектов в образце. Тепловизор
используется, во время работы СИД в номинальном режиме или при повышенных
токах, для определения картины локального перегрева и уточнения тепловых
расчётов. С тепловизора изображение передаётся на компьютер, где происходит его
обработка оператором [18, 19, 20].
1 - УФ подсветка; 2 - МИМ-7; 3 - МБС-10; 4 -
микроскоп; 5, 6 - Web-микроскоп;
7 - тепловизор; 8 - персональный компьютер;
Рисунок 2.2 - Структурная схема оптического
блока
Позволяет видеть картину распределения нагрева
кристалла и выявлять места перегрева, которые возникают за счёт выходов
дислокаций на поверхность кристалла и образования «закороток». Тепловизионный
блок позволяет уточнить расчёты тепловых процессов в кристалле, которые
производятся на основании данных полученных при измерениях ВАХ и обработки
изображения картин свечения. На сегодняшний день данное устройство мы не
изготовили. В планах собрать его с применением тепловизионной матрицы или
готового блока S5IR.
1 - микроскоп; 2 - тепловизионная матрица; 3 -
драйвер для тепловизионной матрицы; 4 - ПК;
Рисунок 2.3 - Структурная схема тепловизионного
блока
2.3.3 Описание блока
электрических измерений
В электрический блок входят автоматизированный
построитель ВАХ и схема измерения ВАХ в области микротоков.
Измерения в области микротоков необходимы для
определения степени деградации гетероструктур СИД, так как в этой области
изменения проявляются быстрей, чем при других значениях токов. Причиной такого
изменения становятся сквозные дефекты, проходящие через весь кристалл,
«закоротки».
Сфотографировав поверхность кристалла, проводить
измерения ВАХ в области микротоков, после чего производят подсчёт выходов
дислокаций на поверхности кристалла оптическим методом. Ставят диод на
испытание и через некоторое время повторяют измерения. В результате получают
семейство ВАХ в области микротоков при разных плотностях дефектов в кристалле,
что позволяет более точно оценить степень деградации кристалла.
Автоматизированный построитель ВАХ позволяет
построить семейство ВАХ во всём диапазоне рабочих токов. При этом есть
возможность строить характеристики, когда кристалл нагрет до определенной
температуры. Появляется возможность построить семейство калибровочных ВАХ при
разных температурах и потом, во время работы СИД в номинальном режиме или при
повышенных токах, определить температуру активной зоны кристалла. Рассмотрим
более подробно установки позволяющие реализовать данные методы.
2.3.4 Схема измерения в
области микротоков
Используется схема, в цепь которой входит исследуемый
образец, резистор, два вольтметра и блок питания. Схема представлена на рисунке
3.7.
Рисунок 2.4 - Схема измерения ВАХ в области
микротоков
Чувствительность данной схемы можно менять с
помощью резистора. Это позволяет настроить схему на необходимый интервал токов
для более точных измерений [19].
2.3.5
Автоматизированный построитель ВАХ
Для исследования вольтамперных характеристик
(ВАХ) светоизлучающего диода (СИД) при изменении температуры окружающей среды был
создан прибор для снятия ВАХ и оперативного измерения температуры, см. рисунок
2.5 [21].
Рисунок 2.5 - Структурная схема построителя ВАХ
Рисунок 2.6 - Главное окно
программы «Построитель ВАХ»
Прибор выполнен на относительно дешевом, но в
тоже время обладающем обширной периферией, микроконтроллере Atmega
16 семейства AVR,
выпускаемым фирмой Atmel.
Принцип работы автоматического построителя ВАХ
основан на ступенчатом увеличении тока текущего через светодиод, и измерении
этого тока и напряжения падающего на светодиоде.
Ступенчатое увеличение тока, контролируемое
программно, реализовано на сигнале с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ),
который генерируется микроконтроллером. ШИМ-сигнал интегрируется RC-цепочками,
на выходе которых получаем постоянное напряжение, величина которого обратно
пропорциональна скважности импульсов ШИМ-сигнала. В данном случае RC-цепочки
выступают в роли простейшего цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). На выходе
ЦАП стоит транзистор, который основную часть времени работы устройства
находится в открытом состоянии. Замыкание выходного сигнала ЦАП на землю
происходит кратковременно по сигналу с микроконтроллера с периодом 700 мс.
Закрывается же транзистор на 600 мкс, пропуская выходное напряжение ЦАП на
управляемый источник тока (УИТ). Такой режим работы, при котором длительность
горения исследуемого светодиода не превышает 600 мкс в совокупности с большой
скважностью импульсов, позволяет исключить из расчетов нагрев кристалла
светодиода за счет протекания через него тока.
УИТ выполнен на операционном усилителе (ОУ) и
полевом транзисторе, в цепь истока которого последовательно включены измеряемый
светодиод и постоянный резистор, выполняющий функцию датчика тока.
Инвертирующий вход ОУ подключен к резистору и отслеживает величину тока
текущего через светодиод. На неинвертирующий вход подается напряжение с выхода
ЦАП. При такой схеме включения ток, текущий через светодиод прямо
пропорционален напряжению на неинвертирующем входе ОУ, то есть параметры
ШИМ-сигнала микроконтроллера определяют величину тока текущего через светодиод.
Напряжения с резистора и светодиода подаются на
повторители напряжения, выполненные на ОУ с замкнутой цепью отрицательной
обратной связи. Повторители напряжения, обладающие высоким входным
сопротивлением и малым выходным, выступают в роли буферов, которые не вносят
изменений во входной сигнал и согласуют его с относительно низкоомными входами
аналого-цифровых преобразователей (АЦП) микроконтроллера. В микроконтроллере
эти напряжения программно обрабатываются.
Для вывода информации и управления параметрами
снятия ВАХ применяется персональный компьютер. Микроконтроллер имеет встроенный
канал UART который
позволяет микроконтроллеру обмениваться данными с компьютером посредством
интерфейса RS-232,
который применяется для обмена данными по COM-порту.
Для согласования логических уровней микроконтроллера с логическими уровнями COM-порта
применяется специализированная микросхема MAX232.
С выхода этой микросхемы можно передавать данные непосредственно в COM-порт.
Однако интерфейс RS-232
все реже применяется в периферийной технике и почти полностью вытеснен более
современным интерфейсом USB
2.0. Чтобы дать оператору возможность использовать построитель ВАХ на
современных компьютерах, которые не имеют COM-порта,
в комплект устройства введен еще один интерфейс - USB
2.0, который создается из стандартного интерфейса UART
с помощью специализированной микросхемы PL-2303.
В качестве датчика температуры применяется
кремниевый выпрямительный диод, обладающий постоянным температурным
коэффициентом напряжения (ТКН) в диапазоне температур 0 - 100 градусов. Для
того чтобы ТКН диода был постоянен необходимо, чтобы ток, текущий через диод,
также был неизменным. В качестве источника тока для датчика применена схема
источника стабильного тока на биполярных транзисторах. Дифференциальный
усилитель, выполненный на ОУ, усиливает сигнал с датчика и передает его в АЦП
микроконтроллера для обработки.
Для удобного восприятия информации оператором и
управления параметрами измерения ВАХ написана программа с интуитивно понятным
интерфейсом, простыми операциями управления микроконтроллером и удобными
форматами вывода данных. Данные выводятся как в числовом, так и в графическом
виде. [21]
Для питания узлов схемы применяются интегральные
стабилизаторы постоянного напряжения. На плате имеется разъем для
внутрисхемного программирования микроконтроллера, который позволяет в случае
необходимости изменить программу устройства без демонтажа микросхемы.
.3.6 Описание работы
блока УФ подсветки
Блок УФ подсветки состоит из лампы
ультрафиолетовой ДРШ-100-2, держателя для лампы, столика с фокусировочным
зеркалом для микроскопа и стабилизированного источника питания. Свет от лампы
фокусируется с помощью вогнутого металлического зеркала и подаётся на
исследуемый образец. Благодаря этому появляется возможность равномерно осветить
гетероструктуру СИД сфокусированным пучком света, что позволяет получить яркое
изображение фотолюминесценции кристалла.
Анализ ТЗ проводится в целях выявления
схемотехнических, конструктивных, эксплуатационных и технологических требований
и ограничений на ПУ.
В результате подробного анализа ТЗ должны быть
найдены основополагающие конструктивно-технологические решения и сформирована
схема электрическая принципиальная ПУ, состоящая только из тех ЭРЭ, которые
следует разместить на печатной плате.
2.4.1 Схемотехнические
требования на ПУ
Схемотехнические требования вырабатываются на
основе анализа электрической схемы и электрических режимов работы ЭРЭ. Такой
анализ позволяет обнаружить компоненты, ФУ и электрические цепи, определяющие
особенности компоновки ЭРЭ на ПП и размещения топологического рисунка.
Анализ электрической принципиальной схемы РКФ
ДП. 411733.100 Э3 показал, что наиболее нагруженной частью схемы является
Похожие работы на - Установка для комплексного исследования деградации гетероструктур светодиодов Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Реферат по теме Применение ферментных препаратов в пивоварении
Реферат На Тему Речь И Этикет
Дипломная работа по теме Конфликтный потенциал регионального терроризма на примере террористического подполья республик Северного Кавказа
Шарль Де Голль Реферат По Истории
Тест На Тему Государство И Право Российской Империи В Период Абсолютизма
Дипломная работа: Детско-родительское общение
Курсовая работа: Характеристика хлора как аварийно химически опасного вещества
Реферат по теме “Братковский” язык
Сочинение По Картине Ф Решетникова Мальчики
Вредные Привычки Реферат Заключение
Реферат На Тему Оборонные Сооружения Казани
Доклад: Гирудотерапия - здоровье от маленьких вампиров
Судьба Дубровского Сочинение
Лекция по теме Сахарный диабет
Автореферат На Тему Шлунково-Кишкові Захворювання
Драма Катерины И Бориса Сочинение
Реферат по теме К точке отсчета... или Большие проблемы точного определения возраста в геохронологии и дендрохронологии
Исторические Типы Культур Реферат
Реферат: Соотношение образа и слова в рассказе Ю. Тынянова "Подпоручик Киже"
Республиканская Контрольная Работа 2022
Реферат: Домашний и военный этикет, совершенствование одежды
Реферат: SummaryCritique Essay Research Paper
Реферат: Православие