Les photorécepteurs

Thèmes abordés

Photorécepteurs, physique, capteurs, photodiode, fonctionnement, montage expérimental, science, protocole expérimental, signaux, résistance, capteur sensible, oscilloscope, rendement quantique, graphique, arduino

Résumé du document

Le but de ce TP est de se familiariser avec une photodiode et, pour ce faire, nous allons chercher la caractéristique courant-tension d'une diode, mesurer le photo-courant créé par le flux lumineux incident, construire un point de fonctionnement, déterminer le rendement quantique, étalonner l'appareil et utiliser le capteur en triangulation pour estimer la position d'une cible.

Extraits

[...] C'est pourquoi, à partir de cette hypothèse, on a un point de fonctionnement en V ou (0.01 A ce qui correspond à de l'alimentation continue et au photo-courant. Le graphique sans arrangement Le graphique avec arrangement Figure 5 - Graphique pour estimer le point de fonctionnement de notre circuit On a qui représente le rendement quantique où ne est le nombre de charges élémentaires injectées dans le circuit et nφ est le nombre de photons reçus par le capteur. Notre laser a une puissance de 1mW qui excite les atomes à une longueur d'onde de 650 nm. [...]

[...] Pour cela, on trace la différence entre ces deux « x » en fonction de la position xr. On voit que l'écart entre les positions théoriques et réelles est minimal pour xr = −1mm et est maximal sur les extrémités de la zone de détection (on suppose que le comportement pour les xr positifs est le même que celui pour les xr négatifs puisque le capteur est symétrique). [...]

[...] ( Montage mécanique Montage électrique Figure 1 - Montage expérimental pour la partie Étude d'une photodiode On étudie, dans cette seconde partie, un capteur de position (PSD : position sensitive detector) de type S3932. Ce capteur est composé d'une photodiode qui capte la position horizontale d'un objet lumineux sur une largeur L = 12 mm. Donc l'étendue de mesure du capteur est de 12 mm, soit 6 mm; 6 mm] puisque l'origine est située au centre du capteur. On veut étalonner le PSD. [...]

[...] Étude d'une photodiode 3.1 Caractéristique courant-tension La grandeur Y est proportionnelle à la grandeur physique X car, selon le schéma de notre montage, on peut écrire E +∆V + RI = 0. Alors, on a ∆V = −E − RI. Ainsi, comme on ne peut modifier ni la résistance ni le courant de ce circuit, on en conclut que ∆V est proportionnelle à E ou Y est proportionnelle à X. En observant les signaux et sur l'oscilloscope, on peut clairement voir que les deux signaux se superposent parfaitement, uniquement si la tension de Y est négative. En effet, pour une tension positive, le signal Y voudra toujours 0 V. [...]

[...] Après, nous avons quantifié les écarts éventuels entre xth et la position réelle du faisceau pour obtenir la résolution du PSD et comparer avec celui du constructeur. Après avoir réalisé le nouveau montage, nous devons modifier le flux sur le détecteur pour qu'il soit de l'ordre du Volt en envoyant les sorties A1 et A2 de l'Arduino sur un oscilloscope et modifier les résistances RA pour obtenir des tensions V2 et V1 suffisantes et permettre à l'Arduino de travailler correctement. Et il ne reste plus qu'à faire varier la distance entre la lentille et le capteur, pour comprendre comment il influence la position xth. [...]