Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Элементы индикации. Светодиоды с p-n переходами. Параметры. Включение

Излучатели света. Управляемые источники света излучают световой поток, яркость которого является функцией электрического сигнала. В основе работы излучателей света лежат следующие физические явления:

– температурное свечение (лампы накаливания);

– излучение при газовом разряде (ионизация инертного газа:

неона Ne или ксенона He);

– электролюминесценция (люминофоры);

– фотоэффект (инжекционные светодиоды).

Светодиодпредставляет собой излучающий p-n-переход, в котором свечение возникает при прохождении через переход прямого тока, сопровождающегося рекомбинацией электронов, инжектированных из n-эмиттера, с дырками p-базы в примыкающем к переходу слое, ширина которого определяется диффузионной длиной Ln. При переходе электронов из зоны проводимости в валентную зону происходит выделение энергии. Если ширина запрещенной зоны равна энергии фотона (фото́н — элементарная частица, квант электромагнитного излучения), происходит его излучение. Для этого конструкция базы должна быть оптически прозрачна. Яркость излучения зависит от величины прямого тока, а цвет – от материала полупроводника и состава примесей. Светоизлучающие диоды применяются как одиночные индикаторы, элементы матричных индикаторов, а так же для преобразования электрических сигналов в оптический в составе оптрона и в устройствах передачи сигналов по оптоволоконным каналам. Светодиоды имеют высокое быстродействие и работают на частотах до 1 ГГц.

 

Рисунок 2 – Принцип действия светодиода

 

 

Что бы правильно подключить светодиод в самом простом случае, необходимо подключить его через токоограничивающий резистор. Светодиод будет "гореть" только при прямом включении.

Рисунок 3 – Схема включения светодиода

Одним из основных параметров светодиодов является: яркость — величина, равная отношению силы света к площади светящейся поверхности (измеряется в канделах на квадратный метр).

Рисунок 4 - Яркостная характеристика светодиода

 

Спектральная характеристика светодиода выражает зависимость интенсивности излучения от длины волны излучаемого света и дает представление о цвете свечения светодиода. Длина волны излучаемого света определяется разностью энергий двух энергетических уровней, между которыми происходит переход электронов на излучательном этапе процесса рекомбинации и определяется исходным полупроводниковым материалом и легирующими примесями.

Излучение светодиода также характеризуется диаграммой направленности (угол половинной яркости), которая определятся конструкцией светодиода, наличием линзы и оптическими свойствами защищающего кристалл материала (измеряется в градусах). Излучение светодиода может быть узконаправленным или рассеянным.

Основные параметры светодиодов зависят от окружающей температуры. С увеличением температуры яркость (сила света), а также падение напряжения на светодиоде уменьшается. Зависимость яркости от температуры практически линейная, в интервале рабочей температуры может изменяться в 2-3 раза. Промышленные светодиоды имеют сравнительно большой разброс параметров и характеристик от образца к образцу.

Зависимости тока от напряжения при прямом (синяя кривая) и обратном (красная кривая) включениях показаны на рисунке 5. Чем выше напряжение, тем выше значение тока (и тем выше яркость). Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется "рабочей" зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.

 

Рисунок 5 – Вольт-амперная характеристика светодиода

Характеристики светодиодов:

Квантовый выход— это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый выход. Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по дороге» — поглощаться, рассеиваться). Внутренний квантовый выход для «хороших» кристаллов с мощным теплоотводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а для синих — 35%.

Светоотдача— количество излучаемых люменов на единицу потребляемой мощности люмен/ватт (лм/Вт). Этот параметр показывает, сколько энергии, поступающей на светодиод превращается в свет, а сколько в тепло. Чем выше этот параметр, тем лучше.

Световой поток — величина, характеризующая количество излучаемого (поглощаемого или отраженного) света. Световой поток представляет собой мощность излучения, оцененную с позиции его воздействия на зрительный аппарат человека. Единица светового потока — люмен (лм).

Параметры диода АЛ119А:

· время нарастания импульса излучения – не более 1000 нс;

· время спада импульса излучения – не более 1500 нс;

· постоянное прямое напряжение при i=300 мА – не более 3 В;

· постоянный максимально допустимый прямой ток при t <+85°C – 200 мА;

· температура окружающей среды –60 …+85°С.

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.