Светодиоды

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, т. е. 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:

• малым значением (1 – 5 В) рабочего напряжения;

• малой инерционностью, обеспечивающей быстродействие (50 –200 нс);

• широким диапазоном рабочих температур;

• простотой модуляции и возможностью питания постоянным, переменным и импульсным напряжением.

Основные характеристики представлены на рисунке 31.

Основные параметры светодиодов:

• I_v – сила света – световой поток, приходящийся на единицу телесного угла в заданном направлении (составляет десятые доли мкд);

• яркость излучения, равная отношению силы света к площади светящейся поверхности (составляет десятки-сотни кандел на сантиметр в квадрате);

• постоянное прямое напряжение (2…4 В);

• цвет свечения или длина волны, соответствующая максимальному световому потоку;

• максимально допустимый постоянный прямой ток (составляет десятки мА);

• максимально допустимое постоянное обратное напряжение (единицы В);

• быстродействие излучающего диода (δ = 10^-6…10^-9 с), определяемое временем переключения t_пер;

• диапазон температур окружающей среды (t = − 60… + 70 °C);

• срок службы – 10⁴…10⁶ ч.

Рисунок 31 – Характеристики светодиодов:

а – вольт-амперные; б – спектральная; в – яркостная

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

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