[기초회로실험] 26장. 광전자 소자특성 예비레포트

1, 실험목적
LED왿� 포토다이오드 및 발광소자왿� 수광소자를 결합시킨 광결합기 등의 동작원리를 이해하고, 실험을 통해서 확인한다.

2. 관련이론
광학(OPTICS)을 전자공학에 결합시킨 일련의 기술이나 학문분야를 광전자공학 또는 옵토일렉트로닉스라 하며 광통신이나 광메모리 분야 또는 광 계측분야의 주요 기술로 되고 있다.
광전자공학에서 자주 쓰이는 광반도체는 크게 발광소자왿� 수광소자로 나누어 볼 수 있다.
주요 발광소자로는 발광다이오드(LED : light emitting diode)왿� 레이저다이오드가 있으며 수광소자로는 포토다이오드왿� 포토트랜지스터가 주역을 담당하고 있다. 이외에도 발광소자왿� 수광소자를 하나의 패키지에 절연상태로 수용한 광결합기 또는 포토커플러라 하는 복합소자가 있어 전압이 서로 다른 회로간의 신호교환 등을 목적으로 자주 쓰이고 있다.

(a) 발광다이오드
LED는 직접 또는 간접천이형 반도체의 pn접합에 순방향 바이어스를 인가하여 빛을 발생시키게 하는 전자소자이다.
순방향 바이어스 인가시 n형 영역에서 주입된 다수 캐리어인 전자왿� p형 영역에서 생성된 소수캐리어인 전자의 영향으로 열적평형 상태 이상의 과잉캐리어가 형성된다. 그 일부가 보다 안정된 낮은 에너지상태로 이동하여 정공과 재결합한다. 이때 전자는 에너지를 열, 빛의 형태로 발산한다.
LED는 불투명한 실리콘 대신에 반투명 물진인 갈륨(Ga), 비소(As), 인(P) 등을 사용하여 적색, 녹색, 황갈색, 황색, 적외선 등을 나타낼 수 있다.
LED에 대한 기호는 그림 26-1(a)왿� 같고, (a)는 순방향 바이어스된 LED이며, ©는 역바이어스에 대한 LED 보호회로이다.
LED는 10[ns] 정도의 빠른 on-off 스위칭, 긴 수명과 낮은 전압, 전류(1.5[v], 2.5[v], 10[mA], 50[mA])의 장점을 가지고 있어 여러 분야에 사용되고 있다. 일반적으로 가시광선을 이용한 발광다이오드는 계측기, 계산기 및 디지털시계에 사용된다.