Светодиоды

Рисунок 1.30 – ВАХ туннельного диода

Светодиод – полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, преобразующий электрическую энергию в энергию обычного некогерентного светового излучения. Явление свечения в светодиоде называется инжекционной электролюминесценцией. Основой светодиода является p-n переход, смещенный внешним источником напряжения в проводящем направлении.

При прямом смещении потенциальный барьер p-n перехода понижается и происходит инжекция электронов в p-область и дырок в n-область. В процессе рекомбинации неосновных носителей в p-n-переходе энергия выделяется в виде фотонов, то есть процесс рекомбинации сопровождается световым излучением, частота которого пропорциональна ширине запрещенной зоны полупроводникового материала. Если ширина запрещенной зоны больше 1,8 эВ, то излучение невидимое и находится в инфракрасной зоне спектра.

Светодиодные индикаторы характеризуются:

1. Малым значением (1…5 В) рабочего напряжения;

2. Малой инерционностью, обеспечивающей высокое быстродействие (50…200 нс);

3. Широким диапазоном рабочих температур;

4. Простотой модуляции и возможностью питания постоянным, переменным и импульсным напряжением.

Основные характеристики представлены на рисунке 1.31.

Рисунок 1.31 – Характеристики светодиодов

 

Основные параметры светодиодов:

1. Сила света I_v – световой поток, приходящийся на единицу телесного угла в заданном направлении (составляет десятые доли – единица мKд);

2. Яркость излучения равна отношению силы света к площади светящейся поверхности (составляет десятки-сотни Кд / см²);

3. Постоянное прямое напряжение (2…4В);

4. Цвет свечения или длина волны, соответствующая максимальному световому потоку;

5. Максимально допустимый постоянный прямой ток (составляет десятки мА);

6. Максимально допустимое постоянное обратное напряжение (единицы В);

7. Быстродействие излучающего диода (б = 10^-6…10^-9 сек.), определяемое временем переключения t_пер.;

8. Диапазон температур окружающей среды (T° = − 60… + 70 °C);

9. Срок службы – составляет 10⁴…10⁶ часов.

Недостатком светодиодов является зависимость их параметров от температуры. Выпускаются светодиоды в виде точечных приборов, в виде матричных панелей и в виде знакосинтезирующих индикаторов.

Применяются светодиоды в устройствах визуального отображения информации, в фотореле, различных датчиках и при создании оптронов.