Излучающие полупроводниковые приборы.

Всегда включаются в прямом направлении.

Светодиодами называются полупроводниковые приборы, преобразующие электрические сигналы в оптическую лучистую энергию некогерентного светового излучения.

 

+
Излучающий диод можно использовать как фотодиод в некотором диапазоне с достаточно высокой чувствительностью. Имеет малое Uобр.max 1 - 4В

 

При приложении к светодиоду прямого напряжения происходит инжекция носителей заряда, которая в сочетании с рекомбинацией с неосновными носителями вызывает излучение.

Принцип действия. При прямом включении основные носители заряда переходят через p-n переход и там рекомбинируют. Рекомбинация связана с выделением энергии. Для

большинства полупроводниковых материалов это энергия тепловая. Только для некоторых типов на основе арсенида галлия ширина запрещённой зоны ΔW достаточно велика, и длина волны лежит в видимой части спектра.

 

 

При обратном включении через p-n переход переходят неосновные носители заряда в область, где они становятся основными. Рекомбинация и свечение светодиода отсутствуют. Основныехарактеристики:

а) Яркостная характеристика – это мощностная зависимость излучения от прямого тока

Pu=f(Iпр).

 

б) Спектральная характеристика – это зависимость мощности излучения от длины волны

Pu=f(λ).

 

Основные параметры:

  1. сила света (десятые доли÷единицы мКанделл);
  2. яркость (десятки÷сотни Кандел на кв.см);
  3. постоянное прямое напряжение ;
  4. цвет свечения и длина волны, соответствующие максимальному световому потоку;
  5. максимально допустимый постоянный прямой ток (десятки мА);
  6. максимально допустимое постоянное обратное напряжение (единицы В).

 

Используются: в оптических линиях связи, индикаторных устройствах, оптопарах.

 

В лазерном диоде происходит одновременный спонтанный переход электронов с одного энергетического уровня на другой с излучением кванта света. Отличаются высокой направленностью и когерентностью – узкой спектральной полосой – и высокой синфазностью излученной электромагнитной волны.

 

I
U
Ф1
Ф2>Ф1
Удельная чувствительность   где Ф – поток света

Всем излучающим ПП элементам свойственна деградация.

Диапазон спектральной чувствительности ПП элементов:

S
λ, нм
0.4 0.7 1.2 1.5
Si
Ge

 

Оптроныэто полупроводниковые приборы, в которых конструктивно объединены источник и приемник излучения, имеющие между собой только оптическую связь.

Если оптрон имеет только один излучатель и один приемник, то он называется оптопарой.

Принцип действия оптронов любого вида основан на следующем. В излучателе энергия электрического сигнала преобразуется в световую, в фотоприемнике, наоборот, световой сигнал вызывает электрический отклик.

Достоинства:

  • отсутствие электрической связи между входом и выходом;
  • широкая полоса частот от 0 Гц до Гц;
  • высокая помехозащищенность оптического канала.

Недостатки:

  • относительно большая потребляемая мощность и невысокий КПД;
  • низкая температурная стабильность;
  • ухудшение параметров с течением времени.

Используются: для гальванической развязки управляющих и силовых цепей в различных системах автоматизации, в ключевых источниках питания, в системах АРУ (автоматическое регулирование усиления).

Резисторные
Диодные
Транзисторные
Фототиристорные
Достоинства: Высокая чувствительность, имеет резистивный характер сопротивления, самая простая. Недостатки: Большая инерционность, лампочки ненадежны
Чувствительность выше, чем у диодных, но хуже температурная стабильность. Работает медленнее диодных.   Переменный резистор позволяет уменьшать чувствительность
Используется в управляемых выпрямительных устройствах. По сравнению с импульсными трансформаторами дешевле, технологичнее, менее подвержены помехам.

 

Системы динамической индикации используются с целью уменьшения количества внешних выводов многоразрядных индикаторов. Применяются схемы динамической индикации, в которых в первый момент времени на катоды всех разрядов подается код первой цифры, а питающее напряжение подается только на аноды первого разряда. В следующий момент времени на параллельно соединенные катоды подается код 2-й цепи, но питающее напряжение подается только на аноды 2-го разряда (остальные погашены). Мерцание устраняется выбором достаточно высокой частоты переключения.