First Semester Examination Acadernic Session 200812009
November 2008
ZI<E 323/3 - Electronic and Photonic Devices and Systems [Peranti dan Sistem Elektronik dan FotonikJ
Duration
:
3 hours[Masa :
3jamJPlease ensure that this examination paper contains
FIVE
printed pages before you begin the examination.[Sila pastikan
bahawa kertas peperiksaanini
mengan.dungiLIMA
muka surat yang bercetak sebelam anda memulaknn peperiksaan ini.JInstruction:
AnswerALL LIMA (5)
questions. Students are allowedto
answer all questions in Bahasa Malaysia or in English.[@:
JawabSEMaA LIMA (5) soalan. Pelajar
dibenarkan menjawab semua soalan sama ado dalam Bahasa Malaysia atau Bahasa Inggeris.J1.
lzKE
3231.)
(a) With a suitable diagram,
describethe
operatingprinciples of a
voltage-regulator circuit employing a
Zenerdiode in regulating
changesof
input voltage.(a)
[Dengan bantuan rajah yang
sesuai,jelaskan prinsip
operasi suatulitar pengatur-voltan menggunakan suatu diod Zener bagi
mengaturkan perubahanpoda
voltan input.J(s0/1 00)
Describe the I-v
characteristicsof a tunnel diode and show how
the characteristics can be used to construct:[Perihalkan ciri I-V suatu diod terowong dan tunjukkan
bagaimanaciri
ter s e but dapat di gunakan untuk membina :
J
(r)
a sinusoidal oscillator[osilator
sinusoidalJ(ii)
anamplifier circuit flitar amplifierJ
(50i 100)
What are the advantages of using FETs
in circuit
applications? Describe the principles ofhow
a JFET can be used as a voltage-controlled resistor.[Apakah
kelebihan-kelebihan menggunakanFET
dalam penggunaanlitar?
Jelaskan
prinsip-prinsip
bagaimana suatuJFET dapat
digunakan sebagaip er int ang v o I tan- te r kaw al.
J
(30i 100)
(.Dl
2.
...t3-
(b)
-3
-Figure 1
showshow a UJT
deviceis
usedin triggering an
SCR device.Determine
the
rangeof Rr that
canbe
selectedin terms of V and
UJT parameters: Vu ,V,
, Iu , Ipfor
UJT in the ON state.[Rajah
1 menunjukkan bagaimanaperanti
UJT digunakan dalam pemicuanperanti
SCR. Terbitkanjulat nilai-nilai fu lang
bolehdipilih
dalam sebutanV dan parameter-parameter
UJT:
V,,
Vp, I, , I, bagi
UJT dalam keadaanoN.l
Figure 1 tRajah
1l
(40/100)
(c)
State the features and advantagesof
using aPLC in
automatic instrument.Sketch
a
simpleblock
diagram that representthe
PLC'system and describebriefly
on its working principles.[Nyatakan sifat utama dan kelebihan
menggunakanPLC dalam alat
automatic. Lakarkanrajah blok
mudahbagi
menggambarkan systemPLC
dan jelasknn dengan ringkas mengenai
prinsip
kerjanya.J(30/100)
3. (a)
lzKE
3231-4-
Explain the
differences betweenLED and laser with
respectto
emissionmechanism, relative internal quantum efficiency and output
spectrum characteristics produced.[Perihalkan
denganjelas
perbezaandi antara LED dan laser dari
segi mekanismapancaran,
kecekapan kuantum dalaman secararelatif
danciri
spektrum output yang dihasilkan.J
(40/100)
If
the known frequencyof
light producedfrom
a Fabry-Perot laser is:[Sekiranya
diketahuifrekuensi
cahayayang dapat dihasilkan dari diod
Iaser Fabry-Perot adalah:J
{-
2Ln
where
Tlt intege4 clightvelocity
(3x108 m/s), L opicalcavity
length andn cavity refractive index,
determinethe optical cavity length and
thenumber of longitudinal
modesfor the InP laser that emits light at
the wavelengthof 0.94 pm with the
adjacent modes separationof 300
GHz.(Refractive index of InP is 3.3)
[di
mana 77tinteger,
C halaju cahaya (3xI0B m/s), L panjang
rongga dan7l
indelrsbias rongga,
tentukanpanjang rongga optik dan
bilangan modmembujur bagi laser InP yang memancarkan cahaya pada
panjang gelombang 0.94pnt
dengan pemisahan mod berdekatan adalah300
GHz.(ndeks bias
InP
ialah 3.3)J(60/1 00)
(a) By
consideringa p-n
photodiode, discussthe optical
detection principleswith
referenceto
the issuesof
semiconductor energy gap, leakage cutrent, depletion layer thickness and the speedofdevice
response.[Dengan
mempertimbangkansuatu fotodiod p-n, bincangkan prinsip pengesanan optiknya dengan merujuk kepada isu-isu jurang
tenagasemikonduktor,
arus bocor,
ketebalanlapisan
kesusutandan laju
responsperanti.J
(50/100) (b)
4.
...t5-
(b)
-5-
Show that the quantum efficiency (q)
of
a p-i-n photodetector is proportional to the absorbed photon energy(E)
asfollows:
[Tunjukkan bahawa kecekapan kuantum
(fl
bagi pengesanfotop-i-n
adalah berkadar dengantenagafotonyang
diserap(E)
sepertiberikutJ
ry- I oEr
ePo
I u
photocurrent, €
electronic charge*d 1
photo power.[1, arusfoto, € cas elektrondan Po kuasafoto.J
Further, state the key points
to
obtainhigh
performancep-i-n
device(with
high quantum efficiency and broad bandwidth).[seterusnya, nyatakan kunci-kunct utama
bagi
memperolehiperanti p-i-n
prestasitinggi
(dengan kecekapan kuantumtinggi
danlebarjalur
besar).J(50/100)
Describe
the
operating principlesof
an acousto-optic beam deflection.modulator
for
alight [Perihalkan prinsip operasi bagi suatu modulator akusto-optik
untuk pesonganalur
cahaya.J(s0/100)
A
transverseLiNbo3
phase modulatoris
usedto
provide a phaseshift of
n(half
wavelength)for
the propagatinglight of
1.3pm
wavelength through the crystal at an applied voltageof
24Yolt
Estimate the aspectratio
(d/L) of the modulator. (LiNbO3 hasn: 2.3 atl":l.3
pm andr:3.4x10-rt -. V-')
[suatu modulator fasa LiNbo3 melintang digunakan untuk
mendapatanjakanfasa
tr (separuh panjang gelombang)bagi
cahaya dengan panjang gelombang 1.3pm
merambatmelalui
hablurpada
voltanyang
digunakanadalah 24 volt. Anggarkan nisbah aspek (d/L) modulator.
(LiNbo3 mempunyain:
2.3 pada)":1.3
pm danr:
3.4x10-'t*. Ir')J
(s0/100)
5. (a)
(b)