KANDIDAATINTYÖ Jarno Luoma

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "KANDIDAATINTYÖ 2011. Jarno Luoma"

Transkriptio

1 KANDIDAATINTYÖ 2011 Jarno Luoma

2 Aalto-yliopisto Sähkötekniikan korkeakoulu Elektroniikan ja sähkötekniikan tutkinto-ohjelma Jarno Luoma Resonanssikammioloistediodi Kandidaatintyö Työn ohjaaja: DI Juha-Matti Hirvonen

3 ii AALTO-YLIOPISTO SÄHKÖTEKNIIKAN KORKEAKOULU KANDIDAATINTYÖN TIIVISTELMÄ Aalto-yliopisto Sähkötekniikan korkeakoulu Elektroniikan ja sähkötekniikan tutkinto-ohjelma Tekijä: Jarno Luoma Työn nimi: Resonanssikammioloistediodi Päiväys: Sivumäärä: [5+18] Vastuuopettaja: TkT Markus Turunen Ohjaaja: DI Juha-Matti Hirvonen Kieli: Suomi Resonanssikammioloistediodi (engl. Resonant Cavity Light Emitting Diode, RCLED) on puolijohdekomponentti, joka muodostuu resonanssikammion sisään sijoitetusta pndiodista. RCLED emittoi valoa, kun sen yli kytketään kynnysjännitettä suurempi myötäsuuntainen jännite. Resonanssikammion avulla voidaan parantaa sen emittoiman valon ominaisuuksia. Tässä kandidaatintyössä selvitetään, mitä ovat resonanssikammioloistediodit. Aluksi käydään läpi puolijohteisiin liittyvää teoriaa sekä RCLEDien rakenne ja toimintaperiaatteet. Tämän jälkeen tarkastellaan materiaaleja, joista RCLEDejä valmistetaan. Työssä perehdytään myös RCLEDien ominaisuuksiin ja sovelluskohteisiin. Avainsanat: RCLED, loistediodi, resonanssikammio

4 iii Sisällysluettelo Tiivistelmä Sisällysluettelo Symbolit ja määritelmät ii iii iv 1. Johdanto Toimintaperiaatteet Pn-liitos Resonanssikammio Peilit Valmistusmenetelmät ja -materiaalit Ominaisuudet Sovelluskohteet Yhteenveto Lähteet... 17

5 iv Symbolit ja määritelmät Symbolit ε C ε F ε V λ johtavuusvyön minimin energia Fermi-energia, elektronisysteemin ylimmän miehitetyn tilan energia valenssivyön maksimin energia aallonpituus c valonnopeus tyhjössä c = 2,9979 x 10 8 m/s L cav L p n n high n low Q R 1 R 2 W D resonanssikammion pituus valon tunkeutumissyvyys DBR-peiliin materiaalin taitekerroin Braggin peiliparin materiaalin taitekerroin, suurempi Braggin peiliparin materiaalin taitekerroin, pienempi resonanssikammion hyvyysluku resonanssikammion yläpeilin heijastuskerroin resonanssikammion alapeilin heijastuskerroin tyhjennysalueen pituus Määritelmät Akseptori DBR Donori Fononi Fotoni seostusatomi, jossa yksi elektroni vähemmän kuin seostettavan puolijohteen atomissa, lisää puolijohteen aukkotiheyttä hajautettu Braggin peili (Distributed Bragg Reflector) seostusatomi, jossa yksi elektroni enemmän kuin seostettavan puolijohteen atomissa, lisää puolijohteen elektronitiheyttä hilavärähtelykvantti säteilykvantti

6 v Epitaksia LASER LED MOVPE RCLED SSMBE VCSEL valmistusmenetelmä, jossa kasvatettava kerros kopioi kiderakenteensa kasvatusalustan kiderakenteesta valon vahvistus säteilyn stimuloidulla emissiolla (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) valoa emittoiva diodi, loistediodi (Light Emitting Diode) metallo-orgaaninen kaasufaasiepitaksia (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy) resonanssikammio-led (Resonant Cavity LED) kiinteälähteinen molekyylisuihkuepitaksia (Solid Source Molecular Beam Epitaxy) pinnasta emittoiva laserdiodi (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)

7 1 1. Johdanto Loistediodi (Light Emitting Diode, LED) on pn-diodi, joka emittoi valoa myötäsuuntaisella jännitteellä. LEDit on valmistettu materiaalista, jolla on suora kielletty energiaväli. Kielletyllä energiavälillä tarkoitetaan valenssi- ja johtavuusvyön välistä energia-aluetta, jossa elektroneilla ei ole sallittuja tiloja. Esimerkiksi galliumarsenidi (GaAs) kuuluu näihin suoran kielletyn energiavälin materiaaleihin. LEDeistä lähtevä säteily syntyy spontaanilla emissiolla. Aikaisemmin näkyvää valoa emittoivia LEDejä käytettiin pääasiassa elektronisten laitteiden merkkivaloina ja infrapunasäteilyä emittoivia kaukosäätimissä. Vuonna 1993 Shuji Nakamuran johdolla tutkijaryhmä onnistui kehittämään sinistä valoa emittoivan LEDin [1]. Tutkijaryhmä jatkoi kehitystyötään ja he onnistuivat valmistamaan sekä vihreää valoa emittoivan että lopulta myös valkoista valoa emittoivan LEDin. Tästä uraa uurtavasta tutkimustyöstä Nakamura palkittiin muun muassa vuonna 2006 suomalaisella Millennium-teknologiapalkinnolla. Näiden edellä mainittujen keksintöjen jälkeen LEDien käyttö on lisääntynyt huomattavasti. Entistä valovoimaisempia LEDejä käytetään paljon valaistuksessa ja jopa autojen ajovaloissa. Valaistuskäytössä LEDeillä on mahdollista saada merkittävää säästöä energian kulutuksessa. Esimerkiksi hehkulampun valotehokkuus on tyypillisesti 15 lm/w ja pienloistelampun 60 lm/w. Tällä hetkellä kaupallisilla LED-lampuilla valotehokkuus on noin 150 lm/w, mutta Narukawa et al. ovat mitanneet laboratoriossa valmistamansa komponentin valotehokkuuden arvoksi 249 lm/w [2]. Valaistuksen lisäksi yksi merkittävä sovelluskohde LEDeille on lyhyillä matkoilla optisessa tiedonsiirrossa. LEDien ominaisuudet ovat kuitenkin rajalliset, kun tarvitaan tehokkaampaa tai kapeammalla kaistalla säteilevää valoa, on otettava käyttöön laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, Laser). Laserdiodeita on kahta eri tyyppiä, sekä reunasta että pinnasta emittoivia. Reunasta emittoivan laserdiodin esitteli ensimmäisenä R. Hall et al. vuonna 1962 [3].

8 2 Laserdiodi koostuu kahdesta peilipinnasta ja niiden välissä olevasta viritetystä alueesta. Viritetyllä alueella tapahtuu stimuloitu emissio, kun valo läpäisee tämän alueen stimuloiden siellä olevia elektroneja siirtymään alemmalle energiatilalle ja näin ollen vapauttamaan kukin yhden fotonin. Vapautuneella fotonilla on sama energia kuin sen vapauttaneella. Näin syntyneellä valolla on sama vaihe ja aallonpituus eli valo on koherenttia. Sädettä vahvistetaan heijastamalla sitä peilipintojen välissä edestakaisin. Toinen peilipinnoista on täysin heijastava ja toinen päästää osan säteestä pinnan läpi. Pinnasta emittoivan laserdiodin (VCSEL eli Vertical Cavity Surface Emitting Laser) esitteli ensimmäisenä vuonna 1979 H. Soda et al. [4]. VCSEL eroaa perinteisestä laserdiodista, nimensä mukaisesti siten, että se emittoi komponentin pinnasta, kun perinteinen emittoi komponentin reunasta. Lisäksi VCSEL:n säteilemän valon kaukokenttä on pyöreä, kun taas perinteisellä laserdiodilla se on enemmän ellipsin muotoinen. Resonanssikammioloistediodi (engl. Resonant Cavity Light Emitting Diode, RCLED) on loistediodi, jossa valoa emittoiva alue on resonanssikammion sisällä. Kirjallisuudessa resonanssikammiosta käytetään myös ilmaisua resonanssikaviteetti. RCLED emittoi valon komponentin pinnasta, kuten edellä mainittu VCSEL. Resonanssikammion avulla pystytään parantamaan RCLEDissä syntyvän spontaanin säteilyn ominaisuuksia. Resonanssikammio-LEDin idean esitti ensimmäisenä E.F. Schubert et al. [5]. RCLED on osoittautunut mahdolliseksi vaihtoehdoksi sovelluksiin, joihin perinteisten LEDien suorituskyky ei riitä, ja joihin laserit eivät kuitenkaan sovellu. Tällaisia sovelluskohteita ovat esimerkiksi lyhyiden yhteyksien optinen tiedonsiirto, laserkirjoittimet ja viivakoodinlukijat. [6] Tämän kandidaatintyön aiheena on resonanssikammioloistediodi. Aluksi työssä esitellään puolijohteisiin liittyvää teoriaa ja RCLEDin toimintaperiaatteet. Luvussa 3 perehdytään RCLEDien valmistukseen: materiaaleihin ja valmistusmenetelmiin. Luvussa 4 tarkastellaan RCLEDien ominaisuuksia ja luvussa 5 tutustutaan RCLEDien sovelluskohteisiin.

9 3 2. Toimintaperiaatteet 2.1. Pn-liitos Puolijohdekomponentin perustana on mahdollisimman puhdas ja virheetön kide, joka voi olla esimerkiksi piitä (Si) tai galliumarseenia (GaAs). Tähän puhtaaseen puolijohteeseen voidaan seostaa hyvin pieniä määriä sopivia epäpuhtausatomeja, joilla voidaan vaikuttaa puolijohteessa olevien varauksenkuljettajien määrään. Jos halutaan valmistaa n-tyypin puolijohdetta, tarvitaan epäpuhtausatomeja, joilla on yksi elektroni enemmän kuin aineella, johon seostus tehdään. Näitä epäpuhtausatomeja kutsutaan donoreiksi. Vastaavasti jos halutaan valmistaa p-tyypin puolijohdetta, siihen lisätään akseptoreita. Akseptorit ovat atomeja, joissa on yksi elektroni vähemmän kuin seostettavassa puolijohteessa. Donorit lisäävät siis puolijohteessa elektronitiheyttä ja akseptorit aukkotiheyttä. Esimerkiksi piin (Si) tapauksessa tyypillisiä n-tyypin seostusaineita ovat V-ryhmän alkuaineet, kuten fosfori (P) ja arseeni (As). Akseptoreina piille toimivat III-ryhmän alkuaineet, joita ovat esimerkiksi boori (B) ja indium (In). Galliumarseenin (GaAs) tapauksessa asia ei ole aivan yksiselitteinen, koska kyseessä on yhdiste. Kuitenkin tavanomaisilla seostustasoilla donoreina toimivat VI-ryhmän alkuaineet ja akseptoreina II-ryhmän alkuaineet. Voimakkaalla seostuksella myös IV-ryhmän aineet saattavat toimia akseptoreina, jos ne ottavat puolijohdekiteessä arseenin paikan. [7] Pn-liitos muodostuu, kun liitetään yhteen p-tyypin ja n-tyypin puolijohde. Liitoksessa tapahtuu elektronien ja aukkojen diffuusiota rajapinnan yli, kun elektroni- ja aukkokonsentraatiot pyrkivät tasoittumaan. N-tyypin puolijohteesta siirtyy elektroneja p-tyypin puolijohteeseen ja vastaavasti p-tyypin puolijohteesta siirtyy aukkoja rajapinnan yli n-tyypin puolelle. Näin rajapinnan läheisyyteen muodostuu varauksenkuljettajista vapaa tyhjennysalue, jonka pituus on W D. Kuvassa 1 on esitetty pn-liitoksen energiavyödiagrammi. Kun p- ja n-tyyppiset puolijohteet liitetään yhteen, liitoskohtaan syntyy potentiaalivalli. Aukkojen ja elektronien siirryttyä rajapinnan yli

10 4 syntyy liitokseen p-tyypin puolelle negatiivinen ja n-tyypin puolelle positiivinen varaus. Nämä varaukset kumoavat alkuperäiset erot p- ja n-tyypin puolijohteiden Fermi-energioissa ε F. Näin ollen Fermi-energia, joka tarkoittaa elektronisysteemin ylimmän miehitetyn tilan energiaa, on vakio koko pn-liitoksessa (Kuva 1a). [7] a) b) Kuva 1. Pn-liitoksen energiavyödiagrammi (a) ilman jännitettä ja (b) myötäsuuntaisella jännitteellä V. [7, 8] Pn-diodi on puolijohdekomponentti, joka muodostuu pn-liitoksesta. Pn-diodi johtaa virtaa, kun sen yli asetetaan kynnysjännitettä suurempi myötäsuuntainen jännite. Estosuuntaan kytketty diodi ei johda virtaa lukuunottamatta erittäin pientä vuotovirtaa. Perinteinen loistediodi (LED) on rakenteeltaan pn-diodi. LEDin toiminta perustuu spontaaniin emissioon, joka tapahtuu pn-liitoksessa. Ensin pn-liitoksen yli asetetaan myötäsuuntainen jännite. Tällöin on mahdollista, että liitoksessa tapahtuu säteilevä rekombinaatio eli elektroni siirtyy johtavuusvyöstä valenssivyöhön ja tapahtumasta vapautuva energia näkyy emittoituvana fotonina (Kuva 2). Yleensä tähän elektronin siirtymiseen tarvitaan suoran kielletyn energiavälin materiaali. Suoran kielletyn energiavälin materiaalissa rekombinaatioita voi tapahtua heti, kun fotonin energia ħω on suurempi kuin kielletty energiaväli. Jos aineen kielletty energiaväli on epäsuora, elektronin siirtymiseen tarvitaan fotonin lisäksi myös fononi, joka on hilavärähtelykvantti. Fotonin ja fononin esiintyminen yhdessä on harvinaisempaa kuin fotonin esiintyminen yksin. Tästä johtuen epäsuoran kielletyn energiavälin aineet eivät sovellu LEDien valmistusmateriaaleiksi niin hyvin kuin suoran kielletyn energiavälin aineet. [7]

11 5 a) b) Kuva 2. Elektronin siirtyminen johtavuusvyöstä valenssivyöhön, kun puolijohteella on (a) suora ja (b) epäsuora kielletty energiaväli Resonanssikammio Optisen resonanssikammion muodostavat kaksi samansuuntaista peilipintaa, joiden välissä valo heijastuu edestakaisin. Tällaista kammiota kutsutaan myös Fabry-Perotkammioksi keksijöidensä Charles Fabryn ja Alfred Perot'n mukaan. Heidän luvun lopulla rakentamassaan laitteessa peilien välinen etäisyys eli kammion pituus L cav oli suuri verrattuna aallonpituuteen. Kun resonanssikammion pituus on aallonpituuden suuruusluokkaa, siitä käytetään myös nimitystä mikrokammio (engl. microcavity). [8, s.241] RCLEDissä resonanssikammion muodostavat peilit sijaitsevat pn-diodin aktiivialueen ylä- ja alapuolella. Yksinkertaistettu kaavio RCLEDistä on esitetty kuvassa 3, johon on merkitty resonanssikammion pituus sekä peilit ja niiden välissä oleva aktiivialue. Alimmaisena kuvassa näkyy substraatti eli komponentin pohjamateriaali, joka toimii kasvatusalustana puolijohdekomponentin muille rakenneosille. Resonanssikammion yläpeili ei ole täysin heijastava, vaan se päästää osan valosta läpi. Kuvassa normaalit peilit on korvattu hajautetuilla Braggin peileillä, joista kerrotaan tarkemmin luvussa 2.3.

12 6 Kuva 3. Yksinkertaistettu kaaviokuva RCLEDistä. Kuvassa näkyvät resonanssikammion pituus L cav sekä aktiivialueen ylä- ja alapuolella olevat hajautetut Braggin peilit (DBR) Peilit RCLEDin resonanssikammion peileissä käytetään usein hajautettuja Braggin peilejä (engl. distributed Bragg reflector, DBR). Tällaiset hajautetut peilit koostuvat useasta kerroksesta. Kerroksiin käytetään kahta eri materiaalia, jotka vuorottelevat. Kerrokset pyritään valmistamaan materiaaleista, joilla on mahdollisimman suuri ero taitekertoimissa. Näiden materiaalien taitekertoimista suurempaa merkitään n high :lla ja pienempää n low :lla. Kaksi tällaista kerrosta, jotka on tehty eri aineista, muodostavat niin kutsutun Braggin peiliparin. Peilipareissa käytettyjen materiaalien täytyy olla myös mahdollisimman läpinäkyviä käytetylle aallonpituudelle eli valo ei saa absorboitua niihin. Hajautettuun peiliin saapuvasta valosta osa heijastuu kahden eri taitekertoimen omaavan aineen rajapinnasta. Peilipari ei siis ole täysin heijastava, vaan osa valosta pääsee rajapinnan läpi (Kuva 4). Kun rajapintoja on useita, saadaan riittävän suuri heijastus aikaiseksi. Aktiivialueen yläpuolella olevassa peilissä heijastuskertoimen ei tarvitse olla niin suuri kuin alapeilissä, koska valo tulee RCLEDistä ulos yläpeilin kautta.

13 7 Kuva 4. Valon heijastuminen hajautetuissa Braggin peileissä. [9] Resonanssikammion hajautetuissa Braggin peilipinnoissa olevien materiaalikerrosten paksuuksien täytyy olla λ/4 tai sen pariton monikerta, jotta kaikki heijastuneet aallot olisivat samassa vaiheessa ja vahvistaisivat toisiaan. Tällaista aaltoliikettä vahvistavaa ilmiötä kutsutaan konstruktiiviseksi interferenssiksi. Kuvassa 5 on esitetty hopeasta valmistetun tavallisen peilin ja GaAs/AlAs DBR:n heijastuskertoimet aallonpituuden funktiona. Kuva 5. Vasemmalla GaAs/AlAs valmistetun hajautettun Braggin peilin ja oikealla hopeasta valmistetun tavallisen peilin heijastuskertoimet aallonpituuden funktiona. [8, s.170] Kuvasta havaitaan, että tavallisella peilillä heijastuskerroin on korkea laajalla kaistalla, mutta hajautettu peili heijastaa hyvin vain kapealla kaistalla. Hajautettu peili on suunniteltu heijastamaan 870 nm infrapunasäteilyä ja siinä on käytetty 25

14 8 peiliparia ja kerroksen paksuutena λ/4. Jos peiliparien kerroksien paksuutta kasvatetaan eli paksuutena käytetään jotain λ/4:n paritonta monikertaa (esimerkiksi 3λ/4 tai 5λ/4), niin hajautetun peilin heijastava kaista kapenee entisestään. 3. Valmistusmenetelmät ja -materiaalit RCLEDin valmistus aloitetaan valitsemalla substraatin materiaali. Kuten luvussa 2.1 jo todettiin, loistediodin valmistukseen käytetään yleensä ainetta, jolla on suora kielletty energiaväli. Tällaisessa aineessa rekombinaatioiden syntyminen on todennäköisempää eli se säteilee valoa todennäköisemmin kuin aine, jolla on epäsuora kielletty energiaväli. Valitun substraatin päälle kasvatetaan puolijohdekerrokset yksi kerrallaan. Tämä kerrosten kasvatus voidaan tehdä esimerkiksi metallo-organisella kaasufaasiepitaksialla (engl. Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy, MOVPE) tai kiinteälähteisellä molekyylisuihkuepitaksialla (engl. Solid Source Molecular Beam Epitaxy, SSMBE). Tällä hetkellä tiettävästi Suomen ainoa MOVPE-laitteisto on Micronovassa Otaniemessä. MOVPE-menetelmässä substraattia pidetään reaktorissa korkeassa lämpötilassa. Reaktoriin ohjataan kantajakaasua, johon on sidottu kasvatettavaan kerrokseen tarvittavat materiaalit. Kun kaasu kohtaa korkeassa lämpötilassa olevan substraatin, kaasuun sekoitetut kasvatusmateriaalin atomit tarttuvat substraatin pintaan muodostaen ohuen kerroksen. Muodostuvan kerroksen paksuus määräytyy kasvunopeuden, lämpötilan ja lähtöaineiden määrien perusteella. SSMBEmenetelmässä kasvatettava aine laitetaan kiinteässä olomuodossa uuniin. Uunissa aineen lämpötilaa nostetaan, kunnes aine höyrystyy. Näin saadaan aikaan terminen molekyylisuihku, joka ohjataan substraatin pinnalle. Kummassakin menetelmässä kasvatettava kerros kopioi kidejärjestyksen kasvatusalustasta, tästä tulee nimi epitaksinen kasvatus. Kummallakin edellä mainitulla menetelmällä päästään myös hyvin tarkkoihin kerrospaksuuksiin, mikä on välttämätöntä resonanssikammion ja

15 9 hajautettujen peilien valmistuksessa. Näin ollen kumpikin menetelmä soveltuu RCLEDin valmistukseen. [7] Tällä hetkellä tärkeimpiä näkyvää valoa emittoivien LEDien aktiivialueen valmistusmateriaaleja ovat AlGaInP ja GaInN. AlGaInP-yhdistettä käytetään punaisen, oranssin ja keltaisen valon alueilla. Se kehitettiin ja 1990-lukujen vaihteessa. GaInN-yhdiste taas soveltuu parhaiten sinisen ja vihreän valon alueelle. Siitä valmistetut LEDit tulivat markkinoille 1990-luvun loppupuolella. UV-alueella eli alle 390 nm aallonpituuksilla käytetään useimmiten materiaalina AlGaInNyhdistettä. [8] Hajautetuissa Braggin peileissä käytettävien materiaalien täytyy olla läpinäkyviä sille valon aallonpituudelle, jolle RCLED on suunniteltu. Muutoin osa säteilevästä valosta absorboituu peilien materiaaleihin ja komponentista ulos lähtevän valon intensiteetti pienenee. Taulukossa 1 on esitetty muutamia peilipareissa käytettäviä materiaaleja, niiden taitekertoimet (n low ja n high ), taitekertoimien erotus ( n) ja aallonpituusalueet, joilla ne eivät häiritse valon etenemistä. Taulukko 1. Näkyvän valon alueella ja infrapuna-alueella hajautetuissa Braggin peileissä käytettäviä materiaaleja. [8, s.177] Materiaalit Braggaallonpituus n low n high n Läpinäkyvyys Al 0,5 In 0,5 P/GaAs 590 nm 3,13 3,90 0,77 > 870 nm (*) Al 0,5 In 0,5 P/Ga 0,5 In 0,5 P 590 nm 3,13 3,74 0,61 > 649 nm (*) Al 0,5 In 0,5 P/(Al 0,3 Ga 0,7 ) 0,5 In 0,5 P 615 nm 3,08 3,45 0,37 > 592 nm Al 0,5 In 0,5 P/(Al 0,4 Ga 0,6 ) 0,5 In 0,5 P 590 nm 3,13 3,47 0,34 > 576 nm Al 0,5 In 0,5 P/(Al 0,5 Ga 0,5 ) 0,5 In 0,5 P 570 nm 3,15 3,46 0,31 > 560 nm AlAs/GaAs 900 nm 2,97 3,54 0,57 > 870 nm SiO 2 /Si 1300 nm 1,46 3,51 2,05 > 1106 nm (*) materiaali absorboi säteilyä Bragg-aallonpituudella

16 10 Kun RCLEDissä oleva pn-diodi emittoi valoa, se muodostaa seisovan aallon resonanssikammion peilien väliin. Koska kammion muodostavat DBR-peilit eivät ole ideaalisia, valo tunkeutuu vähän matkaa peilien sisään. Valon tunkeutumissyvyys peiliin voidaan laskea seuraavalla kaavalla [9]: L p λ n = 2 2n low mid n (1) missä L p on valon tunkeutumissyvyys, λ on aallonpituus, n low on peiliparin materiaalien taitekertoimista pienempi, n mid on peiliparin materiaalien taitekertoimien keskiarvo ja n on taitekertoimien erotus. Näin ollen mikrokammion efektiivinen pituus ei ole täsmälleen sama kuin valmistusvaiheessa kasvatetun kammion pituus. Tämä täytyy ottaa huomioon mikrokammion suunnittelussa, jotta saadaan halutun pituinen seisova-aalto aikaiseksi. 4. Ominaisuudet RCLEDin spektrin ominaisuudet määräytyvät resonanssikammion perusteella [10]. Lott et al. vuonna 1993 tekemistä mittauksista (Kuvat 6 ja 7) nähdään kuinka suuri vaikutus mikrokammiolla on LEDin lähettämän valon kaistanleveyteen. Kuvassa 6 on esitetty perinteisen LEDin ja RCLEDin spektrit. Käyrät on normalisoitu siten, että niiden huiput ovat yhtä korkeat. LEDien aktiivialueet ovat identtiset. RCLEDissä on alapeilinä 39,5 kerroksinen ja yläpeilinä 30- kerroksinen hajautettu Braggin peili. Peiliparien materiaaleina ovat AlAs (n low ) ja AlGaAs (n high ). Tavallisen LEDin lähettämän valon kaistanleveys on 17 nm ja RCLEDin kaistanleveys on 0,9 nm. Kuvassa 7 on esitetty RCLEDin lähettämän valon kaistanleveys yläpeilin peiliparien lukumäärän funktiona. Alapeili on kaikissa tapauksissa sama eli 39,5-kerroksinen ja sen heijastavuus on yli 99 %. Yläpeilin laskettu heijastavuus vaihtelee, pienimmillään se on 88 % kymmenellä peiliparilla, mutta jo 15 parilla päästään yli 96 % lukemiin. [11]

17 11 Kuva 6. Normalisoitu spektri tavalliselle LEDille (katkoviiva) ja RCLEDille, jossa on 30 peiliparia (yhtenäinen viiva). [11] Kuva 7. RCLEDin lähettämän valon kaistanleveys peiliparien lukumäärän funktiona. [11]

18 12 Kuten edellä mainituista tuloksista käy ilmi, resonanssikammion vaikutus RCLEDin lähettämän valon kaistanleveyteen on merkittävä. Usein resonanssikammion taajuusominaisuuksia kuvataan hyvyysluvulla Q, joka on komponentista lähtevän valon taajuus jaettuna valon huipun puoliarvon leveydellä. Hyvyysluku lasketaan kaavalla [8]: Q = ν 2nL = ν λ cav π 4 1 R R R R 2 2nL λ cav 1 π R R 1 2 (2) missä ν on valon taajuus, ν on huipun puoliarvon leveys, n on aineen taitekerroin, L cav on resonanssikammion pituus sekä R 1 ja R 2 ovat peilien heijastuskertoimet. Resonanssikammio vaikuttaa myös RCLEDin lähettämän valon kaukokentän muotoon. Muuttamalla kammion ominaisuuksia saadaan eri käyttötarkoituksiin soveltuvia komponentteja. Mahdollisimman suuri säteilyn intensiteetti saavutetaan sydämen muotoisella (engl. double-loped) kaukokenttäkuviolla. Tällainen kaukokenttä ei kuitenkaan sovi esimerkiksi tiedonsiirtoon optisilla kuiduilla, koska sen kuitukytkennän hyötysuhde on pieni. Optisilla kuiduilla tapahtuvaan tiedonsiirtoon tarkoitetun RCLEDin kaukokentästä pyritään tekemään mahdollisimman kapea. Tällöin suurin osa lähtevästä valosta saadaan ohjattua kuituun. [6] Yksi tärkeä syy, miksi LEDien käyttöä suositaan verrattuna lasereihin, on niiden luotettavuus. Schubert ja Hunt tutkivat RCLEDien luotettavuutta mittaamalla niiden toimintaa tunnin ajan. Kuvassa 8 on esitetty huoneenlämpötilassa kahdelle erityyppisille RCLEDeille tehtyjen mittauksien tulokset. Kuvasta nähdään, että pinnaltaan tasaiseksi (engl. planar) jätettyjen komponenttien säteilemä valo ei heikentynyt, mutta reunoilta syövytetyt (engl. mesa-etched) komponentit alkoivat menettää valotehoaan noin tuhannen tunnin jälkeen. [12]

19 13 Kuva 8. Kahden reunoilta syövytetyn (mesa-etched) ja kahden pinnaltaan tasaisen RCLEDin lähettämän valon intensiteetti ajan funktiona. RCLEDejä käytettiin 7,5 ma tasavirralla huoneenlämmössä. [12] Schubert ja Hunt tekivät myös toisen koejärjestelyn, jossa mitattiin 25:n pinnaltaan tasaisen RCLEDin valon intensiteetti ja laskettiin tuloksista keskiarvo. Mittauksien ajan RCLEDejä käytettiin 7,5 ma virralla lämpötilan ollessa 50 C. Tämän mittauksen tulokset on esitetty kuvassa 9. Kuvasta nähdään, että mitattujen RCLEDien valon intensiteetti heikentyy vain 0,88 % tuhatta tuntia kohden. Nämä edellä esitellyt mittaustulokset osoittavat, että RCLEDien perinteisiä LEDejä monimutkaisempi rakenne ei kärsi luotettavuusongelmista, kunhan käytetään planaarisia komponentteja. [12]

20 14 Kuva 9. 25:n pinnaltaan tasaisen RCLEDin lähettämän valon intensiteetin keskiarvo ajan funktiona. RCLEDejä käytettiin 7,5 ma tasavirralla lämpötilan ollessa 50 C. [12] RCLEDien rakenne on monimutkaisempi kuin perinteisillä LEDeillä. Näin ollen RCLEDien valmistus on hieman vaikeampaa, mikä vaikuttaa myös niiden myyntihintaan. Tosin RCLEDien hinnoista ja saatavuudesta ei ole tarkkoja tietoja, koska valmistajat eivät useinkaan ilmoita onko kyseessä juuri RCLED vai jokin muu LED. He ilmoittavat valmistamiensa LEDien teknisissä tiedoissa vain niiden tärkeimmät ominaisuudet, mutta komponenttien rakenne jää kertomatta.

21 15 5. Sovelluskohteet Nykypäivänä tiedonsiirrossa käytetään paljon optisia kuituja. Varsinkin lyhyillä matkoilla käytetään muovista valmistettuja kuituja (engl. Plastic Optical Fibre, POF), jotka ovat edullisia ja helppokäyttöisiä. Optiseen tiedonsiirtoon tarvitaan kuidun lisäksi myös luotettava ja halpa valonlähde, jolla päästään riittävän suuriin siirtonopeuksiin. Aikaisemmin tähän tarkoitukseen on käytetty perinteisiä LEDejä ja laserdiodeita. Kuvassa 10 on verrattu perinteisen LEDin ja RCLEDin spektrejä, kun ne on liitetty optiseen kuituun. Komponentit on valmistettu samoista materiaaleista, joten ne eroavat vain RCLEDissä olevan resonanssikammion osalta. Kuvasta nähdään, että RCLEDin resonanssikammio parantaa valon intensiteettiä ja kaventaa spektriä. Näin ollen RCLED tarjoaa perinteiseen LEDiin verrattuna paremman hyötysuhteen ja siirtonopeuden. Laserdiodiin verrattuna RCLEDillä on pienemmät valmistuskustannukset ja se on myös luotettavampi. [13, 14] Kuva 10. Optiseen kuituun liitettyjen RCLEDin ja perinteisen LEDin spektrit. Kummankin komponentin valmistusmateriaalina on GaInP/AlGaInP. [8, 13]

22 16 Edellä mainittujen etujen lisäksi RCLEDillä on laserdiodia pienempi tehonkulutus, koska ne eivät tarvitse kynnysvirtaa, joka lasereissa tarvitaan ylläpitämään stimuloitua emissiota [10]. Näin ollen RCLEDin varmasti yksi tärkeimmistä sovelluskohteista on juuri optinen tiedonsiirto. Muita sovelluskohteita RCLEDeille ovat esimerkiksi viivakoodinlukijat ja laserkirjoittimet [6]. 6. Yhteenveto Resonanssikammioloistediodi (RCLED) on puolijohdekomponentti, joka muodostuu resonanssikammion sisään sijoitetusta pn-diodista. RCLED emittoi valoa, kun sen yli kytketään kynnysjännitettä suurempi myötäsuuntainen jännite. Resonanssikammion avulla voidaan parantaa loistediodin emittoiman valon ominaisuuksia. RCLEDin idean esitti ensimmäisenä E. F. Schubert et al. [5] vuonna Resonanssikammion muodostavat kaksi samansuuntaista peiliä. RCLEDissä peileinä käytetään usein hajautettuja Braggin peilejä (DBR). Resonanssikammion sisään sijoitetusta pn-diodista emittoituva valo heijastuu peilien välissä edestakaisin. DBRpeilit on suunniteltu siten, että heijastuneilla aalloilla on sama aallonpituus ja vaihe. Näin ollen ne vahvistavat toisiaan. Toinen peileistä ei ole täysin heijastava, vaan päästää osan tästä vahvistuneesta valosta läpi. Tämän valoa vahvistavan ominaisuuden lisäksi resonanssikammio vaikuttaa myös RCLEDin lähettämän valon kaistanleveyteen ja kaukokentän muotoon. Perinteiseen LEDiin verrattuna RCLEDin emittoimalla valolla on suurempi intensiteetti ja kapeampi spektri. Laserdiodilla edellä mainitut ominaisuudet ovat kuitenkin RCLEDiä paremmat. Toisaalta RCLEDillä on laserdiodia pienemmät valmistuskustannukset ja matalampi tehonkulutus. Voidaankin todeta, että RCLED on mahdollinen vaihtoehto sovelluskohteisiin, joihin perinteisten LEDien suorituskyky ei riitä, ja joihin laserit eivät kuitenkaan sovellu.

23 17 7. Lähteet [1] Nakamura, S. & Senoh, M. & Mukai, T. P-GaN/N-InGaN/N-GaN doubleheterostructure blue-light-emitting diodes. Japanese Journal of Applied Physics, 1993, vol. 32. S L8-L11. ISSN [2] Narukawa, Y. & Ichikawa, M. & Sanga, D. & Sano, M. & Mukai, T. White light emitting diodes with super-high luminous efficacy. Journal of Physics D: Applied Physics, 2010, vol. 43:35. ISSN DOI / /43/35/ [3] Hall, R.N. & Fenner, G.E. & Kingsley, J.D. & Soltys, T.J. & Carlson, R.O. Coherent Light Emission from GaAs Junctions. Physical Review Letters, 1962, vol. 9:9. S [4] Soda, H. & Iga, K. & Kitahara, C. & Suematsu, Y. GaInAsP/InP surface emitting injection lasers. Jpn. J. Appl. Phys., 1979, vol. 18. S [5] Schubert, E.F. & Wang, Y.-H. & Cho, A.Y. & Tu, L.-W. & Zydzik, G.J. Resonant cavity light-emitting diode. Applied Physics Letters, 1992, vol. 60:8. S ISSN [6] Köngäs, J. Resonanssikaviteetti-LED:n valmistus ja karakterisointi. Diplomityö. Tampereen Teknillinen Korkeakoulu, sähkötekniikan osasto. Tampere s. [7] Sinkkonen, J. Puolijohdeteknologian perusteet. Otaniemi, Suomi : TKK, s. (Reports in electron physics / Teknillinen korkeakoulu 1996/11). ISBN

24 18 [8] Schubert, E.F. Light emitting diodes. 2nd ed. Cambridge, UK : Cambridge University Press, s. ISBN [9] Benisty, H. & De Neve, H. & Weisbuch, C. Impact of Planar Microcavity Effects on Light Extraction - Part I: Basic Concepts and Analytical Trends. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1998, vol. 34:9. S ISSN DOI / [10] Ünlü, M.S. & Strite, S. Resonant cavity enhanced photonic devices. Journal of Applied Physics, 1995, vol. 78:2. S ISSN DOI / [11] Lott, J.A. & Schneider Jr., R.P. & Vawter, G.A. & Zolper, J.C. & Malloy, K.J. Visible (660 nm) Resonant Cavity Light-Emitting Diodes. Electronics Letters, 1993, vol. 29:4. S ISSN [12] Schubert, E.F. & Hunt, N.E.J hrs stable operation of resonant cavity light emitting diodes. Applied Physics A: Materials Science and Processing, 1998, vol. 66:3. S ISSN [13] Streubel, K. & Helin, U. & Oskarsson, V. & Bäcklin, E. & Johansson, Å. High Brightness Visible (660 nm) Resonant-Cavity Light-Emittind Diode. IEEE Photonics Technology Letters, 1998, vol. 10:12. S ISSN DOI / [14] Streubel, K. & Stevens, R. 250 Mbit/s plastic fibre transmission using 660 nm resonant cavity light emitting diode. Electronics Letters, 1998, vol. 34:19. S ISSN DOI /el:

PUOLIJOHTEISTA. Yleistä

PUOLIJOHTEISTA. Yleistä 39 PUOLIJOHTEISTA Yleistä Pyrittäessä löytämään syy kiinteiden aineiden erilaiseen sähkön johtavuuteen joudutaan perehtymään aineen kidehilassa olevien atomien elektronisiin energiatiloihin. Seuraavassa

Lisätiedot

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET (YO-K06+13, YO-K09+13, YO-K05-11,..) Tasasuuntaus Vaihtovirran suunta muuttuu jaksollisesti. Tasasuuntaus muuttaa sähkövirran kulkemaan yhteen suuntaan. Tasasuuntaus toteutetaan

Lisätiedot

PUOLIJOHTEET + + - - - + + + - - tyhjennysalue

PUOLIJOHTEET + + - - - + + + - - tyhjennysalue PUOLIJOHTEET n-tyypin- ja p-tyypin puolijohteet - puolijohteet ovat aineita, jotka johtavat sähköä huonommin kuin johteet, mutta paremmin kuin eristeet (= eristeen ja johteen välimuotoja) - resistiivisyydet

Lisätiedot

Kuva 6.6 esittää moniliitosaurinkokennojen toimintaperiaatteen. Päällimmäisen

Kuva 6.6 esittää moniliitosaurinkokennojen toimintaperiaatteen. Päällimmäisen 6.2 MONILIITOSAURINKOKENNO Aurinkokennojen hyötysuhteen kasvattaminen on teknisesti haastava tehtävä. Oman lisähaasteensa tuovat taloudelliset reunaehdot, sillä tekninen kehitys ei saisi merkittävästi

Lisätiedot

Puolijohteet. luku 7(-7.3)

Puolijohteet. luku 7(-7.3) Puolijohteet luku 7(-7.3) Metallit vs. eristeet/puolijohteet Energia-aukko ja johtavuus gap size (ev) InSb 0.18 InAs 0.36 Ge 0.67 Si 1.11 GaAs 1.43 SiC 2.3 diamond 5.5 MgF2 11 Valenssivyö Johtavuusvyö

Lisätiedot

SMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta

SMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta SMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta Aurinko lähettää avaruuteen sähkömagneettista säteilyä. Säteilyn aallonpituusjakauma määräytyy käytännössä auringon pintalämpötilan (n. 6000 K) perusteella.

Lisätiedot

d sinα Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 8: SPEKTROMETRITYÖ I Optinen hila

d sinα Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 8: SPEKTROMETRITYÖ I Optinen hila Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 8: SPEKTROMETRITYÖ I Optinen hila Optisessa hilassa on hyvin suuri määrä yhdensuuntaisia, toisistaan yhtä kaukana olevia

Lisätiedot

TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 TEKNIIKKA FYSIIKAN LABORATORIO V

TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 TEKNIIKKA FYSIIKAN LABORATORIO V TURUN AMMATTIKORKAKOUU TYÖOHJ 1 3A. asertyö 1. Työn tarkoitus Työssä perehdytään interferenssi-ilmiöön tutkimalla sitä erilaisissa tilanteissa laservalon avulla. 2. Teoriaa aser on lyhennys sanoista ight

Lisätiedot

Mikroskooppisten kohteiden

Mikroskooppisten kohteiden Mikroskooppisten kohteiden lämpötilamittaukset itt t Maksim Shpak Planckin laki I BB ( λ T ) = 2hc λ, 5 2 1 hc λ e λkt 11 I ( λ, T ) = ε ( λ, T ) I ( λ T ) m BB, 0 < ε

Lisätiedot

SMG-4450 Aurinkosähkö

SMG-4450 Aurinkosähkö SMG-4450 Aurinkosähkö Toisen luennon aihepiirit Lyhyt katsaus aurinkosähkön historiaan Valosähköinen ilmiö: Mistä tässä luonnonilmiössä on kyse? Piihin perustuvan puolijohdeaurinkokennon toimintaperiaate

Lisätiedot

Linssin kuvausyhtälö (ns. ohuen linssin approksimaatio):

Linssin kuvausyhtälö (ns. ohuen linssin approksimaatio): Fysiikan laboratorio Työohje 1 / 5 Optiikan perusteet 1. Työn tavoite Työssä tutkitaan valon kulkua linssisysteemeissä ja perehdytään interferenssi-ilmiöön. Tavoitteena on saada perustietämys optiikasta

Lisätiedot

SMG-4450 Aurinkosähkö

SMG-4450 Aurinkosähkö SMG-4450 Aurinkosähkö Kolmannen luennon aihepiirit Aurinkokennon ja diodin toiminnallinen ero: Puolijohdeaurinkokenno ja diodi ovat molemmat pn-liitoksia. Mietitään aluksi, mikä on toiminnallinen ero näiden

Lisätiedot

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi Kvantittuminen Planckin kvanttihypoteesi Kappale vastaanottaa ja luovuttaa säteilyä vain tietyn suuruisina energia-annoksina eli kvantteina Kappaleen emittoima säteily ei ole jatkuvaa (kvantittuminen)

Lisätiedot

Essee Laserista. Laatija - Pasi Vähämartti. Vuosikurssi - IST4SE

Essee Laserista. Laatija - Pasi Vähämartti. Vuosikurssi - IST4SE Jyväskylän Ammattikorkeakoulu, IT-instituutti IIZF3010 Sovellettu fysiikka, Syksy 2005, 5 ECTS Opettaja Pasi Repo Essee Laserista Laatija - Pasi Vähämartti Vuosikurssi - IST4SE Sisällysluettelo: 1. Laser

Lisätiedot

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ 1 IOIN OMINAISKÄYRÄ JA TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ MOTIVOINTI Työ opettaa mittaamaan erityyppisten diodien ominaiskäyrät käyttämällä oskilloskooppia XYpiirturina Työssä opetellaan mittaamaan transistorin

Lisätiedot

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Kvanttifysiikan perusteet 2017 Kvanttifysiikan perusteet 207 Harjoitus 2: ratkaisut Tehtävä Osoita hyödyntäen Maxwellin yhtälöitä, että tyhjiössä magneettikenttä ja sähkökenttä toteuttavat aaltoyhtälön, missä aallon nopeus on v = c.

Lisätiedot

Mitä ledi on ja mitkä ovat sen edut ja haitat?

Mitä ledi on ja mitkä ovat sen edut ja haitat? Mitä ledi on ja mitkä ovat sen edut ja haitat? Eino Tetri, TkT Valaistusyksikkö Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta Elektroniikan laitos Valaistusyksikön tutkimusalueet: Sisävalaistus

Lisätiedot

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 14.11.2013 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:

Lisätiedot

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3)

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) + 3 ATOMIN MALLI 3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) Thomsonin rusinakakkumallissa positiivisesti varautuneen hyytelömäisen aineen sisällä on negatiivisia elektroneja kuin rusinat kakussa. Rutherford pommitti

Lisätiedot

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT HILA JA PRISMA MIKKO LAINE 9. toukokuuta 05. Johdanto Tässä työssä muodostamme lasiprisman dispersiokäyrän ja määritämme työn tekijän silmän herkkyysrajan punaiselle valolle. Lisäksi

Lisätiedot

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI sivu 1/5 MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI Kohderyhmä: Kesto: Tavoitteet: Toteutus: Peruskoulu / lukio 15 min. Työn tavoitteena on havainnollistaa

Lisätiedot

PUOLIJOHTEISTA. Yleistä

PUOLIJOHTEISTA. Yleistä 39 POLIJOHTEISTA Yleistä Pyrittäessä löytämään syy kiinteiden aineiden erilaiseen sähkön johtavuuteen joudutaan perehtymään aineen kidehilassa olevien atomien elektronisiin energiatiloihin. Seuraavassa

Lisätiedot

Fysiikka 8. Aine ja säteily

Fysiikka 8. Aine ja säteily Fysiikka 8 Aine ja säteily Sähkömagneettinen säteily James Clerk Maxwell esitti v. 1864 sähkövarauksen ja sähkövirran sekä sähkö- ja magneettikentän välisiä riippuvuuksia kuvaavan teorian. Maxwellin teorian

Lisätiedot

LASERIN JA LEDIN KÄYTTÖ OPTISESSA TIEDONSIIRROSSA

LASERIN JA LEDIN KÄYTTÖ OPTISESSA TIEDONSIIRROSSA Opinnäytetyö (AMK) Elektroniikka Tietoliikennejärjestelmät 2012 Tuukka Välilä LASERIN JA LEDIN KÄYTTÖ OPTISESSA TIEDONSIIRROSSA OPINNÄYTETYÖ (AMK) TIIVISTELMÄ Turun ammattikorkeakoulu Elektroniikka Tietoliikennejärjestelmät

Lisätiedot

Ledifaktoja Valomessut Daniel Jenkins OEM / Philips Valaistus

Ledifaktoja Valomessut Daniel Jenkins OEM / Philips Valaistus Ledifaktoja Valomessut 2009 Daniel Jenkins OEM / Philips Valaistus Kolme trendiä, kolme mahdollisuutta Perinteisistä valonlähteistä Led-valaistusratkaisuihin Komponenteista ja tuotteista sovelluksiin ja

Lisätiedot

Sähkötekniikka ja elektroniikka

Sähkötekniikka ja elektroniikka Sähkötekniikka ja elektroniikka Kimmo Silvonen (X) Diodi ja puolijohteet Luento Ideaalidiodi = kytkin Puolijohdediodi = epälineaarinen vastus Sovelluksia, mm. ilmaisin ja LED, tasasuuntaus viimeis. viikolla

Lisätiedot

SMG-4450 Aurinkosähkö

SMG-4450 Aurinkosähkö SMG-4450 Aurinkosähkö Toisen luennon aihepiirit Lyhyt katsaus aurinkosähkön historiaan Valosähköinen ilmiö: Mistä tässä luonnonilmiössä on kyse? Piihin perustuvan puolijohdeaurinkokennon toimintaperiaate

Lisätiedot

CCD-anturin lämpötilan vaikutus elektroluminesenssimittauksen signaali-kohinasuhteeseen

CCD-anturin lämpötilan vaikutus elektroluminesenssimittauksen signaali-kohinasuhteeseen CCD-anturin lämpötilan vaikutus elektroluminesenssimittauksen signaali-kohinasuhteeseen 2.12.2014 Sampo Hyvärinen 1 TABLE OF CONTENTS 1 Johdanto... 3 2 Teoria... 4 2.1 Aurinkokenno... 4 2.2 Elektroluminesenssi...

Lisätiedot

Fysiikan laboratoriotyöt 2, osa 2 ATOMIN SPEKTRI

Fysiikan laboratoriotyöt 2, osa 2 ATOMIN SPEKTRI Fysiikan laitos, kevät 2009 Fysiikan laboratoriotyöt 2, osa 2 ATOMIN SPEKTRI Valon diffraktioon perustuvia hilaspektrometrejä käytetään yleisesti valon aallonpituuden määrittämiseen. Tätä prosessia kutsutaan

Lisätiedot

DEE Aurinkosähkön perusteet

DEE Aurinkosähkön perusteet DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Kolmannen luennon aihepiirit Reduktionistinen tapa aurinkokennon virta-jännite-käyrän muodon ymmärtämiseen Lähdetään liikkeelle aurinkokennosta, ja pilkotaan sitä pienempiin

Lisätiedot

Fysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista

Fysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista Fysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista "Perhaps a thing is simple if you can describe it fully in several different ways without immediately knowing that you are describing the same thing."

Lisätiedot

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ Työssä perehdytään johteissa ja tässä tapauksessa erityisesti puolijohteissa esiintyvään Hallin ilmiöön, sekä määritetään sitä karakterisoivat Hallin vakio, varaustiheys

Lisätiedot

DEE Aurinkosähkön perusteet

DEE Aurinkosähkön perusteet DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Viidennen luennon aihepiirit Olosuhteiden vaikutus aurinkokennon toimintaan: Mietitään kennon sisäisten tapahtumien avulla, miksi ja miten lämpötilan ja säteilyintensiteetin

Lisätiedot

25 INTERFEROMETRI 25.1 Johdanto

25 INTERFEROMETRI 25.1 Johdanto 5 INTERFEROMETRI 5.1 Johdanto Interferometrin toiminta perustuu valon interferenssiin. Interferenssillä tarkoitetaan kahden tai useamman aallon yhdistymistä yhdeksi resultanttiaalloksi. Kuvassa 1 tarkastellaan

Lisätiedot

Työn tavoitteita. 1 Teoriaa

Työn tavoitteita. 1 Teoriaa FYSP103 / K3 BRAGGIN DIFFRAKTIO Työn tavoitteita havainnollistaa röntgendiffraktion periaatetta konkreettisen laitteiston avulla ja kerrata luennoilla läpikäytyä teoriatietoa Röntgendiffraktio on tärkeä

Lisätiedot

4 ev OY/MFP R Materiaalifysiikan perusteet P Ratkaisut 6, Kevät 2017

4 ev OY/MFP R Materiaalifysiikan perusteet P Ratkaisut 6, Kevät 2017 OY/MFP R6 017 Materiaalifysiikan perusteet 514P Ratkaisut 6, Kevät 017 1. Koska kuvitteellisten materiaalien hila on pkk-hila, niiden käänteishila on tkk-hila ja Brillouin-koppi on Kuvan 1.1 mukainen.

Lisätiedot

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33: 1.2 T=12000 K 10 2 T=12000 K 1.0 Wien R-J 10 0 Wien R-J B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 0.8 0.6 0.4 B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 10-2 10-4 10-6 10-8 0.2 10-10 0.0 0 200 400 600 800 1000 nm 10-12 10 0 10 1 10 2

Lisätiedot

Ratkaisu: Maksimivalovoiman lauseke koostuu heijastimen maksimivalovoimasta ja valonlähteestä suoraan (ilman heijastumista) tulevasta valovoimasta:

Ratkaisu: Maksimivalovoiman lauseke koostuu heijastimen maksimivalovoimasta ja valonlähteestä suoraan (ilman heijastumista) tulevasta valovoimasta: LASKUHARJOITUS 1 VALAISIMIEN OPTIIKKA Tehtävä 1 Pistemäinen valonlähde (Φ = 1000 lm, valokappaleen luminanssi L = 2500 kcd/m 2 ) sijoitetaan 15 cm suuruisen pyörähdysparaboloidin muotoisen peiliheijastimen

Lisätiedot

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 30.10.2014 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:

Lisätiedot

Making LED lighting solutions simple TM. Tuomas.Lamminmaki@FutureElectronics.com

Making LED lighting solutions simple TM. Tuomas.Lamminmaki@FutureElectronics.com Making LED lighting solutions simple TM Tuomas.Lamminmaki@FutureElectronics.com LED valaisinsuunnittelun erityisvaatimukset Lämmön hallinta Liitäntälaite Optiikka ja värit LEDin valinta! Energia LEDissä

Lisätiedot

4 Optiikka. 4.1 Valon luonne

4 Optiikka. 4.1 Valon luonne 4 Optiikka 4.1 Valon luonne 1 Valo on etenevää aaltoliikettä, joka syntyy sähkökentän ja magneettikentän yhteisvaikutuksesta. Jos sähkömagneettinen aalto (valoaalto) liikkuu x-akselin suuntaan, värähtelee

Lisätiedot

TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 TIETOTEKNIIKKA / SALO FYSIIKAN LABORATORIO V1.5 12.2007

TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 TIETOTEKNIIKKA / SALO FYSIIKAN LABORATORIO V1.5 12.2007 TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 Työ 24AB S4h. LASERTYÖ JA VALON SPEKTRIN ANALYSOINTI TYÖN TARKOITUS LASERTYÖ Lasereita käytetään esimerkiksi tiedonsiirrossa, analysoinnissa ja terapiassa ja työstämisessä.

Lisätiedot

1 Johdanto. energiavyö, saavutetaan (1) missä E on

1 Johdanto. energiavyö, saavutetaan (1) missä E on 35 PUOLIJOHTEEN ENERGIA-AUKKO 1 Johdanto Kiinteissä aineissa aineen elektronitt ovat järjestyneet niin kutsutuille energiavöille. Hyvissä sähkönjohteissa ylin elektroneita sisältävä energiavyö on vain

Lisätiedot

1 Kohina. 2 Kohinalähteet. 2.1 Raekohina. 2.2 Terminen kohina

1 Kohina. 2 Kohinalähteet. 2.1 Raekohina. 2.2 Terminen kohina 1 Kohina Kohina on yleinen ongelma integroiduissa piireissä. Kohinaa aiheuttavat pienet virta- ja jänniteheilahtelut, jotka ovat komponenteista johtuvia. Myös ulkopuoliset lähteet voivat aiheuttaa kohinaa.

Lisätiedot

DEE Aurinkosähkön perusteet

DEE Aurinkosähkön perusteet DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Neljännen luennon aihepiirit Aurinkokennon virta-jännite-käyrän muodostuminen Edellisellä luennolla tarkasteltiin aurinkokennon toimintaperiaatetta kennon sisäisten tapahtumisen

Lisätiedot

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2014 Insinöörivalinnan fysiikan koe 28.5.2014, malliratkaisut

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2014 Insinöörivalinnan fysiikan koe 28.5.2014, malliratkaisut A1 Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 014 Insinöörivalinnan fysiikan koe 8.5.014, malliratkaisut Kalle ja Anne tekivät fysikaalisia kokeita liukkaalla vaakasuoralla jäällä.

Lisätiedot

Vastksen ja diodin virta-jännite-ominaiskäyrät sekä valodiodi

Vastksen ja diodin virta-jännite-ominaiskäyrät sekä valodiodi Sivu 1/10 Fysiikan laboratoriotyöt 1 Työ numero 3 Vastksen ja diodin virta-jännite-ominaiskäyrät sekä valodiodi Työn suorittaja: Antero Lehto 1724356 Työ tehty: 24.2.2005 Uudet mittaus tulokset: 11.4.2011

Lisätiedot

Braggin ehdon mukaan hilatasojen etäisyys (111)-tasoille on

Braggin ehdon mukaan hilatasojen etäisyys (111)-tasoille on 763343A KIINTEÄN AINEEN FYSIIKKA Ratkaisut 2 Kevät 2018 1. Tehtävä: Kuparin kiderakenne on pkk. Käyttäen säteilyä, jonka aallonpituus on 0.1537 nm, havaittiin kuparin (111-heijastus sirontakulman θ arvolla

Lisätiedot

Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA

Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/5 Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA TYÖN TAVOITE Työssä perehdytään optisiin ilmiöihin tutkimalla valon kulkua linssisysteemeissä ja prismassa. Tavoitteena on saada

Lisätiedot

SMG-4450 Aurinkosähkö

SMG-4450 Aurinkosähkö Väriaineaurinkokenno Rakenne Toimintaperiaate Kehityskohteet SMG-4450 Aurinkosähkö Neljännen luennon aihepiirit 1 AURINKOKENNOJEN SUKUPOLVET Aurinkokennotyypit luokitellaan yleensä kolmeen sukupolveen.

Lisätiedot

10. Puolijohteet. 10.1. Itseispuolijohde

10. Puolijohteet. 10.1. Itseispuolijohde 10. Puolijohteet KOF-E, kl 2005 69 Metallit, puolijohteet ja useat eristeet ovat kiteisiä kiinteitä aineita, joilla on säännönmukainen jaksollinen atomijärjestys ja elektronien energioiden kaistarakenne.

Lisätiedot

Interferenssi. Luku 35. PowerPoint Lectures for University Physics, Twelfth Edition Hugh D. Young and Roger A. Freedman. Lectures by James Pazun

Interferenssi. Luku 35. PowerPoint Lectures for University Physics, Twelfth Edition Hugh D. Young and Roger A. Freedman. Lectures by James Pazun Luku 35 Interferenssi PowerPoint Lectures for University Physics, Twelfth Edition Hugh D. Young and Roger A. Freedman Lectures by James Pazun Johdanto Interferenssi-ilmiö tapahtuu, kun kaksi aaltoa yhdistyy

Lisätiedot

Kokeellisen tiedonhankinnan menetelmät

Kokeellisen tiedonhankinnan menetelmät Kokeellisen tiedonhankinnan menetelmät Ongelma: Tähdet ovat kaukana... Objektiivi Esine Objektiivi muodostaa pienennetyn ja ylösalaisen kuvan Tarvitaan useita linssejä tai peilejä! syys 23 11:04 Galilein

Lisätiedot

DEE Aurinkosähkön perusteet

DEE Aurinkosähkön perusteet DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Kuudennen luennon aihepiirit Tulevaisuuden aurinkokennotyypit: väriaineaurinkokenno Rakenne Toimintaperiaate Kehityskohteet 1 AURINKOKENNOJEN NYKYTUTKIMUS Aurinkokennotutkimuksessa

Lisätiedot

S-108-2110 OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö

S-108-2110 OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö S-108-2110 OPTIIKKA 1/10 POLARISAATIO Laboratoriotyö S-108-2110 OPTIIKKA 2/10 SISÄLLYSLUETTELO 1 Polarisaatio...3 2 Työn suoritus...6 2.1 Työvälineet...6 2.2 Mittaukset...6 2.2.1 Malus:in laki...6 2.2.2

Lisätiedot

13 LASERIN PERUSTEET. Laser on todennäköisesti tärkein optinen laite, joka on kehitetty viimeisten 50 vuoden aikana.

13 LASERIN PERUSTEET. Laser on todennäköisesti tärkein optinen laite, joka on kehitetty viimeisten 50 vuoden aikana. 07 1 LASERIN PERUSTEET 08 Laser on todennäköisesti tärkein optinen laite, joka on kehitetty viimeisten 50 vuoden aikana. Sana LASER on tunnuslyhenne (akronyymi) sanoista Light Amplification by Stimulated

Lisätiedot

The acquisition of science competencies using ICT real time experiments COMBLAB. Kasvihuoneongelma. Valon ja aineen vuorovaikutus. Liian tavallinen!

The acquisition of science competencies using ICT real time experiments COMBLAB. Kasvihuoneongelma. Valon ja aineen vuorovaikutus. Liian tavallinen! Kasvihuoneongelma Valon ja aineen vuorovaikutus Herra Brown päätti rakentaa puutarhaansa uuden kasvihuoneen. Liian tavallinen! Hänen vaimonsa oli innostunut ideasta. Hän halusi uuden kasvihuoneen olevan

Lisätiedot

LED -VALOT JA KORVAUSPOLTTIMOT

LED -VALOT JA KORVAUSPOLTTIMOT LED -VALOT JA KORVAUSPOLTTIMOT SYYSKUU 2007 Emme varastoi läheskään kaikia tuotteita. Osa tuotteistamme on ns. tehdastoimituksena. Toimitusaika tyypillisesti noin 1 viikko (varastotavara). Ei varastoitavissa

Lisätiedot

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe 1.6.2011, malliratkaisut

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe 1.6.2011, malliratkaisut A1 Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Täydennä kuhunkin kohtaan yhtälöstä puuttuva suure tai vakio alla olevasta taulukosta. Anna vastauksena kuhunkin kohtaan ainoastaan

Lisätiedot

n=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1

n=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1 10.1 RÖNTGENSPEKTRI Kun kiihdytetyt elektronit törmäävät anodiin, syntyy jatkuvaa säteilyä sekä anodimateriaalille ominaista säteilyä (spektrin terävät piikit). Atomin uloimpien elektronien poistamiseen

Lisätiedot

Valon luonne ja eteneminen. Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, ei tarvitse väliainetta edetäkseen

Valon luonne ja eteneminen. Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, ei tarvitse väliainetta edetäkseen Valon luonne ja eteneminen Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, ei tarvitse väliainetta edetäkseen 1 Valonlähteitä Perimmiltään valon lähteenä toimii kiihtyvässä liikkeessä olevat sähkövaraukset Kaikki

Lisätiedot

Laser-kuumennus. Janne Komi 0336621. Petteri Mustonen 0371444

Laser-kuumennus. Janne Komi 0336621. Petteri Mustonen 0371444 Laser-kuumennus Janne Komi 0336621 Petteri Mustonen 0371444 2 SISÄLLYS 1. 2. 3. Johdanto... 3 Laser... 3 Sovelluskohteita... 4 3.1 Laserhitsaus... 5 3.2 Laserleikkaus... 6 3.3 Kirurgia... 7 3.4 Sotilaskäyttö...

Lisätiedot

Muita tyyppejä. Bender Rengas Fokusoitu Pino (Stack) Mittaustekniikka

Muita tyyppejä. Bender Rengas Fokusoitu Pino (Stack) Mittaustekniikka Muita tyyppejä Bender Rengas Fokusoitu Pino (Stack) 132 Eri piezomateriaalien käyttökohteita www.ferroperm.com 133 Lämpötilan mittaaminen Termopari Halpa, laaja lämpötila-alue Resistanssin muutos Vastusanturit

Lisätiedot

Diodit. I = Is * (e U/n*Ut - 1) Ihanteellinen diodi

Diodit. I = Is * (e U/n*Ut - 1) Ihanteellinen diodi Diodit Puolijohdediodilla on tasasuuntaava ominaisuus, se päästää virran lävitseen vain yhdessä suunnassa. Puolijohdediodissa on samassa puolijohdepalassa sekä p-tyyppistä että n-tyyppistä puolijohdetta.

Lisätiedot

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA FYSA234/K2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA 1 Johdanto Kvanttimekaniikan mukaan atomi voi olla vain tietyissä, määrätyissä energiatiloissa. Perustilassa, jossa atomi normaalisti on, energia on pienimmillään.

Lisätiedot

FRANCKIN JA HERTZIN KOE

FRANCKIN JA HERTZIN KOE FYSP106/2 Franckin ja Hertzin koe 1 FYSP106/2 FRANCKIN JA HERTZIN KOE Työssä mitataan elohopea-atomin erään viritystilan energia käyttäen samantyyppistä koejärjestelyä, jolla Franck ja Hertz vuonna 1914

Lisätiedot

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka kevät 2017

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka kevät 2017 PHYS-C0240 Materiaalifysiikka kevät 2017 Prof. Martti Puska Emppu Salonen Ville Vierimaa Janika Tang Luennot 9 ja 10: Sironta kiteistä torstait 13.4. ja 20.4.2017 Aiheet Braggin sirontaehto Lauen sirontaehto

Lisätiedot

Atomien rakenteesta. Tapio Hansson

Atomien rakenteesta. Tapio Hansson Atomien rakenteesta Tapio Hansson Ykköskurssista jo muistamme... Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Demokritos päätteli alunperin, että jatkuva aine ei voi koostua äärettömän pienistä alkeisosasista

Lisätiedot

Polarisaatio. Timo Lehtola. 26. tammikuuta 2009

Polarisaatio. Timo Lehtola. 26. tammikuuta 2009 Polarisaatio Timo Lehtola 26. tammikuuta 2009 1 Johdanto Lineaarinen, ympyrä, elliptinen Kahtaistaittuvuus Nicol, metalliverkko Aaltolevyt 2 45 Polarisaatio 3 Lineaarinen polarisaatio y Sähkökentän vaihtelu

Lisätiedot

Ledif difakt ktoja Jaakko Ketomäki Obelux Oy Ledi diryh ä m

Ledif difakt ktoja Jaakko Ketomäki Obelux Oy Ledi diryh ä m Ledifaktoja Jaakko Ketomäki Obelux Oy Lediryhmä Lediryhmä Suomen Valoteknillisen Seuran yhteydessä toimiva leditoimijoiden työryhmä Tavoitteena jakaa oikeaa ja puolueetonta tietoa ledeistä sekä niiden

Lisätiedot

3. Optiikka. 1. Geometrinen optiikka. 2. Aalto-optiikka. 3. Stokesin parametrit. 4. Perussuureita. 5. Kuvausvirheet. 6. Optiikan suunnittelu

3. Optiikka. 1. Geometrinen optiikka. 2. Aalto-optiikka. 3. Stokesin parametrit. 4. Perussuureita. 5. Kuvausvirheet. 6. Optiikan suunnittelu 3. Optiikka 1. Geometrinen optiikka 2. Aalto-optiikka 3. Stokesin parametrit 4. Perussuureita 5. Kuvausvirheet 6. Optiikan suunnittelu 3.1 Geometrinen optiikka! klassinen optiikka! Valoa kuvaa suoraan

Lisätiedot

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet. Kari Sormunen Syksy 2014

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet. Kari Sormunen Syksy 2014 VALAISTUSTA VALOSTA Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet Kari Sormunen Syksy 2014 OPPILAIDEN KÄSITYKSIÄ VALOSTA Oppilaat kuvittelevat, että valo etenee katsojan silmästä katsottavaan kohteeseen. Todellisuudessa

Lisätiedot

erilaisten mittausmenetelmien avulla

erilaisten mittausmenetelmien avulla Säteilynkestävien pii-ilmaisimien ilmaisimien karakterisointi erilaisten mittausmenetelmien avulla Motivaatio sekä taustaa Miksi Czochralski-pii on kiinnostava materiaali? Piinauhailmaisimen toimintaperiaate

Lisätiedot

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI sivu 1/5 MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI TEORIA Spektroskopia on erittäin yleisesti käytetty analyysimenetelmä laboratorioissa, koska se soveltuu

Lisätiedot

24AB. Lasertutkimus ja spektrianalyysi

24AB. Lasertutkimus ja spektrianalyysi TURUN AMMATTIKORKAKOULU TYÖOHJ 1/7 24AB. Lasertutkimus ja spektrianalyysi 1. Työn tarkoitus Lasereilla on runsaasti käytännön sovelluksia esimerkiksi tiedonsiirrossa, aineiden analysoinnissa ja työstämisessä

Lisätiedot

Luento 15: Ääniaallot, osa 2

Luento 15: Ääniaallot, osa 2 Luento 15: Ääniaallot, osa 2 Aaltojen interferenssi Doppler Laskettuja esimerkkejä Luennon sisältö Aaltojen interferenssi Doppler Laskettuja esimerkkejä Aaltojen interferenssi Samassa pisteessä vaikuttaa

Lisätiedot

MIKI TAVAST KAVITEETIN VAIHESIIRTOON PERUSTUVA HEIJASTUS- MITTAUS. Diplomityö

MIKI TAVAST KAVITEETIN VAIHESIIRTOON PERUSTUVA HEIJASTUS- MITTAUS. Diplomityö MIKI TAVAST KAVITEETIN VAIHESIIRTOON PERUSTUVA HEIJASTUS- MITTAUS Diplomityö Tarkastaja: TkT Tomi Leinonen Tarkastaja ja aihe hyväksytty Luonnontieteiden tiedekuntaneuvoston kokouksessa 15.1.2014 II TIIVISTELMÄ

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Syksy 2009 Jukka Maalampi LUENTO 12 Aallot kahdessa ja kolmessa ulottuvuudessa Toistaiseksi on tarkasteltu aaltoja, jotka etenevät yhteen suuntaan. Yleisempiä tapauksia ovat

Lisätiedot

Väriaineaurinkokenno (Dye-sensitized solar cell, DSSC) 4. Kennon komponenteista huokoinen puolijohde

Väriaineaurinkokenno (Dye-sensitized solar cell, DSSC) 4. Kennon komponenteista huokoinen puolijohde Väriaineaurinkokenno (Dye-sensitized solar cell, DSSC) 1. Johdanto 2. Rakenne ja toimintaperiaate 3. Kennon suorituskyvyn karakterisointi 4. Kennon komponenteista huokoinen puolijohde 5. Kennon komponenteista

Lisätiedot

SMG-4450 Aurinkosähkö

SMG-4450 Aurinkosähkö SMG-4450 Aurinkosähkö Kolmannen luennon aihepiirit Aurinkokennon virta-jännite-käyrän muodostuminen Miksi aurinkokennon virta-jännite-käyrä on tietyn muotoinen? Miten aurinkokennon virta-jännite-käyrää

Lisätiedot

FYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti

FYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti FYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti Tehtävä 1 Selitä lyhyesti: a Mikä on Einsteinin ja Debyen kidevärähtelymallien olennainen ero? b Mikä ero vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa on kanonisella

Lisätiedot

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto. 23.2 Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto. 23.2 Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen 3 VALON POLARISAATIO 3.1 Johdanto Mawellin htälöiden avulla voidaan johtaa aaltohtälö sähkömagneettisen säteiln etenemiselle väliaineessa. Mawellin htälöiden ratkaisusta seuraa aina, että valo on poikittaista

Lisätiedot

PUOLIJOHTEEN SÄHKÖNJOHTAVUUS

PUOLIJOHTEEN SÄHKÖNJOHTAVUUS PUOLIJOHTEEN SÄHKÖNJOHTAVUUS 1 Johdanto Kiinteissä aineissa aineen elektronit ovat järjestyneet niin kutsutuille energiavöille. Hyvissä sähkönjohteissa ylin elektroneita sisältävä energiavyö on vain osittain

Lisätiedot

1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV =

1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV = S-47 ysiikka III (ST) Tentti 88 Maksimiaallonpituus joka irroittaa elektroneja metallista on 4 nm ja vastaava aallonpituus metallille on 8 nm Mikä on näiden metallien välinen jännite-ero? Metallin työfunktio

Lisätiedot

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka. Kari Sormunen Kevät 2014

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka. Kari Sormunen Kevät 2014 VALAISTUSTA VALOSTA Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2014 OPPILAIDEN KÄSITYKSIÄ VALOSTA Oppilaat kuvittelevat, että valo etenee katsojan silmästä katsottavaan kohteeseen.

Lisätiedot

HALLIN ILMIÖ 1. TUTKITTAVAN ILMIÖN TEORIAA

HALLIN ILMIÖ 1. TUTKITTAVAN ILMIÖN TEORIAA 1 ALLIN ILMIÖ MOTIVOINTI allin ilmiötyössä tarkastellaan johteen varauksenkuljettajiin liittyviä suureita Työssä nähdään kuinka all-kiteeseen generoituu all-jännite allin ilmiön tutkimiseen soveltuvalla

Lisätiedot

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA NOT-tiedekoulu La Palma Kasper Honkanen, Ilona Arola, Lotta Loponen, Helmi-Tuulia Korpijärvi ja Anastasia Koivikko 20.11.2011 Ryhmämme työ käsittelee spektrometriaa ja sen

Lisätiedot

EPMAn tarjoamat analyysimahdollisuudet

EPMAn tarjoamat analyysimahdollisuudet Top Analytica Oy Ab Laivaseminaari 27.8.2013 EPMAn tarjoamat analyysimahdollisuudet Jyrki Juhanoja, Top Analytica Oy Johdanto EPMA (Electron Probe Microanalyzer) eli röntgenmikroanalysaattori on erikoisrakenteinen

Lisätiedot

PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA

PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA Kevät 2016 Emppu Salonen Lasse Laurson Arttu Lehtinen Toni Mäkelä Luento 9: Fotonit ja relativistiset kaasut Ke 30.3.2016 1 AIHEET 1. Fotonikaasun termodynamiikkaa.

Lisätiedot

Kohina. Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N)

Kohina. Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N) Kohina Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N) N on suoraan verrannollinen integraatioaikaan t ja havaittuun taajuusväliin

Lisätiedot

MAA-57.1010 (4 OP) JOHDANTO VALOKUVAUKSEEN,FOTOGRAM- METRIAAN JA KAUKOKARTOITUKSEEN Kevät 2006

MAA-57.1010 (4 OP) JOHDANTO VALOKUVAUKSEEN,FOTOGRAM- METRIAAN JA KAUKOKARTOITUKSEEN Kevät 2006 MAA-57.1010 (4 OP) JOHDANTO VALOKUVAUKSEEN,FOTOGRAM- METRIAAN JA KAUKOKARTOITUKSEEN Kevät 2006 I. Mitä kuvasta voi nähdä? II. Henrik Haggrén Kuvan ottaminen/synty, mitä kuvista nähdään ja miksi Anita Laiho-Heikkinen:

Lisätiedot

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA 1 JOHDANTO Työssä tutustutaan hila- ja prismaspektrometreihin, joiden avulla tutkitaan valon taipumista hilassa ja taittumista prismassa. Samalla tutustutaan eräiden

Lisätiedot

Transistoreiden merkinnät

Transistoreiden merkinnät Transistoreiden merkinnät Yleisesti: Eurooppalaisten valmistajien tunnukset muodostuvat yleisesti kirjain ja numeroyhdistelmistä Ensimmäinen kirjain ilmaisee puolijohdemateriaalin ja toinen kirjain ilmaisee

Lisätiedot

10. LASERIT (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation = LASER)

10. LASERIT (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation = LASER) 10. LASERIT (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation = LASER) Laservalon ominaisuuksia: - kapea säteinen - monokromaattinen - koherentti Laservalo voi olla: - jatkuvaa, CW - pulssittaista

Lisätiedot

ÄÄNEKKÄÄMMÄN KANTELEEN MALLINTAMINEN ELEMENTTIME- NETELMÄLLÄ

ÄÄNEKKÄÄMMÄN KANTELEEN MALLINTAMINEN ELEMENTTIME- NETELMÄLLÄ ÄÄNEKKÄÄMMÄN KANTELEEN MALLINTAMINEN ELEMENTTIME- NETELMÄLLÄ Henna Tahvanainen 1, Jyrki Pölkki 2, Henri Penttinen 1, Vesa Välimäki 1 1 Signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos Aalto-yliopiston sähkötekniikan

Lisätiedot

LED-valojen käyttö kasvitutkimuksessa

LED-valojen käyttö kasvitutkimuksessa LED-valojen käyttö kasvitutkimuksessa Minna Kivimäenpää, Jarmo Holopainen Itä-Suomen yliopisto, Ympäristötieteen laitos (Ympäristöekofysiologia), Kuopio Johanna Riikonen Metsäntutkimuslaitos (Taimitarhatutkimus),

Lisätiedot

Älykäs katuvalaistus ja valaisimen elinikä. Hans Baumgartner Muuttuva valaistus- ja liikenneympäristö Aalto Yliopisto

Älykäs katuvalaistus ja valaisimen elinikä. Hans Baumgartner Muuttuva valaistus- ja liikenneympäristö Aalto Yliopisto Älykäs katuvalaistus ja valaisimen elinikä Hans Baumgartner Muuttuva valaistus- ja liikenneympäristö Aalto Yliopisto 5.4.2016 Johdanto Älykkäässä katuvalaistuksessa valaistustasoa säädetään valaistuksen

Lisätiedot

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi Aurinko K E S K E I S E T K Ä S I T T E E T : A T M O S F Ä Ä R I, F O T O S F Ä Ä R I, K R O M O S F Ä Ä R I J A K O R O N A G R A N U L A A T I O J A A U R I N G O N P I L K U T P R O T U B E R A N S

Lisätiedot

VALON DIFFRAKTIO YHDESSÄ JA KAHDESSA RAOSSA

VALON DIFFRAKTIO YHDESSÄ JA KAHDESSA RAOSSA 1 VALON DIFFRAKTIO YHDESSÄ JA KAHDESSA RAOSSA MOTIVOINTI Tutustutaan laservalon käyttöön aaltooptiikan mittauksissa. Tutkitaan laservalon käyttäytymistä yhden ja kahden kapean raon takana. Määritetään

Lisätiedot