Полупроводниковые источники света реферат

Обновлено: 05.07.2024

эксплуатационных затрат осветительных установок позволит в скором будущем решить средствами, которые ранее не воспринимались всерьез – это светоизлучающие диоды (СИД).

Светоизлучающие диоды (СТД) LED

Было замечено, что диоды, при применении в них некоторых легирующих материалов изменяют их характеристики, они излучают свет. Со временем эти диоды стали применять как индикаторы. По мере повышения уровня полупроводниковых технологий стало возможным производить все более яркие светодиоды и разнообразить из цвета.

Спектр светодиодов (кроме белого) линейчатый приближающийся к монохроматическому, поэтому долго не существовало белых светодиодов, так как белый свет представляет собой смешение цветов.

Получить белое свечение светодиодов возможно двумя способами:

первый, наиболее распространенный, вариант предполагает использование ультрафиолетового светодиода с нанесением на линзу люминофора;

Уже выпускаются указательные светильники в качестве информационных и ориентационных указателей на светодиодных излучателях мощностью 1,5 Вт и рассчитаны на напряжение переменного тока 220 В.

В таблице 2.4 представлена сводная таблица характеристик источников света.

Сводная таблица характеристик наиболее используемых
источников света

Тип	Световая отдача, лм/Вт	Срок службы, ч	Диапазон мощностей, Вт
ЛОН/ГЛН	9…19	1000/2000	10/1000
ЛЛ	60…95	12000…15000	18, 36, 58
КЛЛ	30…75	до 12000	3…105
ДРЛ	40…60	6000…10000	50…2000
ДРИ	90…100	6000…8000	50…3000
ДНаТ	70…130	6000…20000	50…1000
СИД	100000*	0,1…10

* Срок службы установлен инженерными расчетами. Проверить срок службы на практике еще не представляется возможным. Для этого потребуется десятилетняя эксплуатация.

Светоотдача ламп накаливания составляет примерно от 9 до 19 лм/Вт, что далеко от идеальной светоотдачи, которая составляет (683 лм/Вт).

Лидеры по световому потоку являются натриевые лампы, но в скором будущем первенство могут получить светоизлучающие сверхяркие светодиоды.

Название работы: Полупроводниковые источники света и оптроны. Параметры, характеристики и принцип работы полупроводниковых источников света и оптронов

Предметная область: Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Описание: В настоящее время источники излучения обозначаются как частный случай индикаторов. Современные обозначения индикаторов содержат семь элементов. Шестой элемент дробь или произведение характеризующее информационное поле индикатора кроме единичных индикаторов. Для одноразрядных и многоразрядных сегментных индикаторов дробь числитель которой число сегментов знаменатель число разрядов.

Дата добавления: 2015-05-12

Размер файла: 129.69 KB

Работу скачали: 10 чел.

Параметры , характеристики и принцип работы полупроводниковых источников света и оптронов.

Излучающий диод, работающий в видимом диапазоне волн, часто называют светоизлучающим, или светодиодом.

Рассмотрим устройство, характеристики, параметры и систему обозначений излучающих диодов.

Устройство. Схематическое изображение структуры излучающего диода представлено на рис. 1.120, а его условное графическое обозначение на рис. 1.120, б.

Излучение возникает при протекании прямого тока диода в результате рекомбинации электронов и дырок в области p - n -перехода и в областях, примыкающих к указанной области. При рекомбинации излучаются фотоны.

Характеристики и параметры. Для излучающих диодов, работающих в видимом диапазоне (длина волны от 0,38 до 0,78 мкм, частота около, но меньше 1015 Гц), широко используются следующие характеристики: •зависимость яркости излучения L от тока диода i
(яркостная характеристика);•

зависимость силы света 1У от тока диода i .
Для излучающих диодов, работающих не в видимом

диапазоне, используют характеристики, отражающие зависимость мощности излучения Р от тока диода i .

Изобразим яркостную характеристику для светоизлуча-ющего диода типа АЛ102А (рис. 1.121). Цвет свечения этого диода красный.

Изобразим график зависимости силы света от тока для светоизлучающего диода типа АЛ316А (рис. 1.122) (цвет свечения красный).

Изобразим зону возможных положений (рис. 1.123) графика зависимости мощности излучения от тока для излучающего диода типа АЛ119А, работающего в инфракрасном диапазоне (длина волны 0,93. 0,96 мкм)

Приведем для диода типа АЛ 119А его некоторые параметры:

• время нарастания импульса излучения не более 1000 нс;

время спада импульса излучения не более 1500 не;

постоянное прямое напряжение при i = 300 мА не более 3 В;
постоянный максимально допустимый прямой ток при t
температура окружающей среды 60. +85°С.

Для информации о возможных значениях коэффициента полезного действия отметим, что излучающие диоды типа ЗЛ115А, АЛ115А, работающие в инфракрасном диапазоне (длина волны около 0,95 мкм, ширина спектра не более 0,05 мкм), имеют коэффициент полезного действия не менее 10%.

Система обозначений. Давно существующая системах обозначений предполагает использование двух или трех букв и трех цифр, например АЛ316 или АЛС331 и приведена в [3]. Первая буква указывает на материал, вторая (или вторая и третья) на конструктивное исполнение: Л единичный светодиод, ЛС ряд или матрица свето-диодов. Последующие цифры (а иногда буквы) обозначают номер разработки. Нельзя не признать такую систему несовершенной.

В настоящее время источники излучения обозначаются как частный случай индикаторов. Современные обозначения индикаторов содержат семь элементов.

Первый элемент буква И, обозначающая принадлежность прибора к знакосинтезирующим индикаторам (ЗСИ).

Второй элемент буква, обозначающая вид индикатора: Н вакуумные накаливаемые; Л вакуумные электролюминесцентные; Ж жидкокристаллические; П полупроводниковые; Э электролюминесцентные.

Третий элемент буква, характеризующая отображаемую информацию: Д единичная; Ц цифровая; В буквенно-цифровая; Т шкальная; М мнемоническая; Г графическая.

Четвертый элемент число, указывающее на порядковый номер разработки: номер с 1-го по 69-й индикаторы без встроенного управления; с 70-го по 99-й со встроенным управлением.

Пятый элемент буква, обозначающая принадлежность индикатора к одной из классификационных групп приборов, изготовленных по общему технологическому процессу. Используются буквы русского алфавита от А до Я (не употребляются 3, О, Ы, Ь, Ъ, Ш, Щ).

Шестой элемент дробь или произведение, характеризующее информационное поле индикатора (кроме единичных индикаторов). Для одноразрядных и многоразрядных сегментных индикаторов дробь, числитель которой число сегментов, знаменатель число разрядов. Для одноразрядных и многоразрядных матричных индикаторов дробь, числитель которой число разрядов, знаменатель произведение числа элементов в строке на число элементов в столбце.. Для матричных индикаторов без фиксированных знакомест произведение числа элементов в строке на число элементов в столбце. Для мнемонических и шкальных индикаторов шестой элемент указывает число элементов индикатора.

Седьмой элемент буква, обозначающая цвет свечения. Для одноцветных индикаторов: К красный, Л зеленый, С синий, Ж желтый, Р оранжевый, Г голубой (для одиночных и полупроводниковых индикаторов всех видов). Для многоцветных индикаторов всех видов буква М.

Обозначение бескорпусных полупроводниковых индикаторов содержит цифру восьмой элемент, опре-. деляющий модификацию конструктивного исполнения: 1 с гибкими выводами без кристаллодержателя подложки; 2 с гибкими выводами на кристаллодержателе; 3 с жесткими выводами без кристаллодержателя; 4 с жесткими выводами на кристаллодержателе; 5 с контактными площадками без кристаллодержателя и выводов; 6 с контактными площадками на кристаллодержателе без выводов, кристалл на подложке; 7 с жесткими выводами без кристаллодержателя, не разделенными на общей пластине; 8 с контактными пластинами без кристаллодержателя и выводов, на общей пластине.

Иногда перед буквой И появляется буква К, что обозначает прибор широкого общепромышленного применения.

Оптрон полупроводниковый прибор, содержащий источник излучения и приемник излучения, объединенные в одном корпусе и связанные между собой оптически, электрически или одновременно обеими связями. Очень широко распространены оптроны, у которых в качестве приемника излучения используются фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и фототиристор.

В резисторных оптронах выходное сопротивление при изменении режима входной цепи может изменяться в 107. 108 раз. Кроме того, вольт-амперная характеристика фоторезистора отличается высокой линейностью и симметричностью, что и обусловливает широкую применимость резисторных оптопар в аналоговых устройствах. Недостатком резисторных оптронов является низкое быстродействие 0,01. 1 с.

В цепях передачи цифровых информационных сигналов применяются главным образом диодные и транзисторные оптроны, а для оптической коммутации высоковольтных сильноточных цепей тиристорные оптроны. Быстродействие тиристорных и транзисторных оптронов характеризуется временем переключения, которое часто лежит в дипазоне 5. 50 мкс. Для некоторых оптронов это время меньше.

Рассмотрим несколько подробнее оптопару светодиод-фотодиод. Дадим условное графическое обозначение этой оптопары (рис. 1.131, а).

Напомним, что излучающий диод (слева) должен быть включен в прямом направлении, а фотодиод в прямом (режим фотогенератора) или в обратном направлении (режим фотопреобразователя).

Воспользуемся общепринятым выбором условно-положительных направлений для токов и напряжений диодов оптопары (рис. 1.131,6).

Изобразим зависимость тока i вых от тока i в x при ивых=0 для оптопары АОД107А (рис. 1.132).

Указанная оптопара предназначена для работы как в фотогенераторном, так и в фотопреобразовательном режиме.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Оптоэлектроника. Полупроводниковые светоизлучающие структуры.

1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ.

1.1. Предмет оптоэлектроники.

Оптоэлектроника представляет собой раздел науки и техники, занимающийся вопросами генерации, переноса (передачи и приёма), переработки (преобразования), запоминания и хранения информации на основе использования двойных (электрических и оптических) ме-

тодов и средств.

Оптоэлектронный прибор - это (по рекомендации МЭК) прибор, чувствительный к электромагнитному излучению в видимой, инфракрасной или ультрафиолетовой областях; или прибор, излучающий и преобразующий некогерентное или когерентное излучение в этих же спектральных областях; или прибор, использующий такое электромагнитное излучение для своей работы.

Обычно подразумевается также "твердотельность" оптоэлектронных приборов и устройств или такая их структура (в случае использования газов и жидкостей), которая допускала бы реализацию с применением методов современной интегральной техники в

микроминиатюрном исполнении. Таким образом, оптоэлектроника базируется на достижениях целого ряда достижений науки и техники, среди которых должны быть выделены прежде всего квантовая электроника, фотоэлектроника, полупроводниковая электроника и технология, а также нелинейная оптика, электрооптика, голография, волоконная оптика.

Принципиальные особенности оптоэлектронных устройств связаны с тем, что в качестве носителя информации в них наряду с электронами выступают электрически нейтральные фотоны. Этим обуславливаются их основные достоинства:

1. Высокая информационная ёмкость оптического канала.

2. Острая направленность излучения.

3. Возможность двойной модуляции светового луча - не только временной, но и пространственной.

4. Бесконтактность, "элетропассивность" фотонных связей.

5. Возможность простого оперирования со зрительно воспринимемыми образами.

Эти уникальные особенности открывают перед оптоэлектронными приборами очень широкие возможности применения в качестве элементов связи, индикаторных приборов, различных датчиков. Тем самым оптоэлектроника вносит свою, очень значительную, долю в комплексную микроминиатюризацию радиоэлектронной аппаратуры. Дальнейшее развитие и совершенствование средств оптоэлектроники служит техническим фундаментом разработки сверхвыскопроизводительных вычислительных комплексов, запоминающих устройств гигантской ёмкости, высокоскоростной связи, твердотельного телевидения и инфравидения.

Основу практически любой оптоэлектронной системы составляет источник излучения: именно его свойства и определяют, в первую очередь, лицо этой системы. А все источники можно подразделить на две большие группы: с когерентным (лазеры) и с некогерентным

(светоизлучающие диоды и др.) излучением. Устройства с использованием когерентного или некогерентного света обычно резко отличаются друг от друга по важнейшим характеристикам.

Всё это оправдывает использование таких терминов как "когерентная оптоэлектроника" и "некогерентная оптоэлектроника". Естественно, что чёткую грань провести невозможно, но различия между ними очень существенны.

История оптоэлектроники ведёт своё начало с открытия оптического квантового генератора - лазера (1960 г.). Примерно в то же время (50-60-е гг.) получили достаточно широкое распространение светоизлучающие диоды, полупроводниковые фотоприёмники, устройства управления световым лучом и другие элементы оптоэлектроники.

1.2. Генерация света.

Оптический диапазон составляют электромагнитные волны, длины которых простираются от 1 мм до 1 нм. Оптический диапазон замечателен тем, что именно в нём наиболее отчётливо проявляется корпускулярно-волновой дуализм; энергия фотона и соответствующиеей частота колебаний и длина волны света связаны следующими соотношениями:

7n 0[Гц] = 3 77 010 514 0/ 7l 0[мкм] 7 2

7e 4ф 0[эВ] = 1,234/ 7l 0[мкм] 7 2

При известной удельной мощности P плотность фотонного потока N определяется выражением

N[м 5-2 0с 5-1 0] = 5,035 77 010 512 77l 0[мкм] 77 0P[мкВт 77 0м 5-2 0].

Все светогенерационные эффекты относят либо к тепловому излучению, либо к одному из видов люминесценции. Спектр излучения нагретого тела определяется формулой Планка, которая для так называемого абсолютно чёрного тела имеет вид

f( 7l 0,T) = 2 7p7 0h 77 0c 52 77l 5-5 0[ exp(hc/(kT 7l 0)) - 1] 5-1 0,

где h, c, k - известные универсальные константы; T – абсолютная температура. При достаточно высоких температурах (>2500. 3500 К) часть спектра теплового излучения приходится на видимую область.

При этом, однако, всегда значителен длинноволновый "хвост".

Люминесценция представляет собой излучение, характеризующееся тем, что его мощность превышает интенсивность теплового излучения при данной температуре ("холодное" свечение).

Известно, что электроны в атоме могут находиться в ряде дискретных энергетических состояний, при тепловом равновесии они занимают наинизшие уровни. В люминесцирующем веществе за счёт энергии того или иного внешнего воздействия часть электронов переходит на более высокие энергетические уровни E 42 0. Возвращение этих электронов на равновесный уровень E 41 0 сопровождается испусканием фотонов с длиной волны, определяемой простым соотношением:

(E 42 0 - E 41 0)[эВ]

Физика люминесценции предопределяет две примечательные особенности процесса: узкий спектр излучения и возможность использования большого числа способов возбуждения. В оптоэлектронике главным образом используются электролюминесценция (пробой и инжекция p-n перехода в полупроводниках), а также фото- и катодолюминесценция (бомбардировка люминофора быстрыми электронами).

При распространении световых лучей важную роль играет дифракция, обусловленная волновой природой света и приводящая, в частности, к тому, что выделенный с помощью оптической системы параллельный пучок становится расходящимся, причём угол расходимости близок к 7f 4D 0 = 7 l 0/D , где D - апертура (диаметр луча света).

Дифракционный предел разрешающей способности оптических систем соизмерим с 7 l 0, а плотность записи информации с помощью световых потоков не может превысить 7 l 5-2 0.

В веществе с показателем преломления n скорость распространения светового луча становится c/n, а поскольку величина n зависит от длины волны (как правило, растёт с уменьшением 7 l 0), то это обуславливает дисперсию.

1.3. Источники излучения.

Оптоэлектроника базируется на двух основных видах излучателей: лазерах (когерентное излучение) и светоизлучающих диодах (некогерентное излучение).

В оптоэлектронике находят применение маломощные газовые, твердотельные и полупроводниковые лазеры. Разрежённость газового наполнения в рабочем объёме обусловливает высокую степень монохроматичности, одномодовость, стабильность частоты, острую направленность и, в конечном счёте, когерентность излучения. В то же время значительные габариты, низкий к.п.д., прочие недостатки газоразрядных приборов не позволяют рассматривать этот вид ОКГ как универсальный оптоэлектронный элемент.

Значительные мощности излучения твердотельных лазеров обуславливают перспективность применения этих генераторов в дальнодействующих волоконнооптических линиях связи.

Наибольший интерес для разнообразных оптоэлектронных применений представляют полупроводниковые лазеры благодаря высокому к.п.д., малым габаритам, высокому быстродействию, простоте управления. Особенно выделяются гетеролазеры на основе тройного полупроводникового соединения Ga Al As. В их структуре тонкий слой n-типа проводимости "зажат" между областями n- и p-типов того же материала, но с большими значениями концентраций алюминия и соответственно этому большими ширинами запрещённой зоны. В роли резонатора может также выступать поверхностная дифракцион-

ная решётка, выполняющая функцию распределённой оптической обратной связи.

Для оптоэлектроники особый интерес представляют полупроводниковые излучатели - инжекционные (светодиоды) и электролюминесцентные (электролюминофоры). В первых излучение появляется в результате рекомбинации дырок с инжектированными через pn-переход электронами. Чем больше ток через светодиод, тем ярче его высвечивание. В зависимости от материала диода и примесей в нём меняется цвет генерируемого излучения: красный, жёлтый, зелёный, синий (соединения галия с фосфором и азотом, кремния с углеродом и пр., см. табл.1). Светодиоды на основе соединения галия с мышьяком генерируют невидимое излучение с длиной волны 0,9. 0,92 мкм. На этой длине волны кремниевые фотоприёмники имеют максимальную чувствительность. Для светодиодов характерны малые размеры (0,3 7& 00,3 мм), большие срок службы (до 100 тыс. ч.) и быстродействие (10 5-6 0. 10 5-9 0 с), низкие рабочие напряжения (1,6. 3,5 В) и токи (10. 100 мА).

Таблица 1. Основные материалы для светодиодов.

10 5-7 0. 10 5-6 0

10 5-9 0. 10 5-8 0

10 5-7 0. 10 5-6 0

GaAs 41-x 0P 4x 0

Ga 41-x 0Al 4x 0As

In 41-x 0Ga 4x 0P

Излучатели на основе люминофоров представляют собой порошковые или тонкоплёночные конденсаторы, выполненные на стеклянной прозрачной подложке. Роль диэлектрика выполняет электролюминофор на основе соединения цинка с серой, который излучает свет под действием сильного знакопеременного электрического поля. Такие светящиеся конденсаторы могут изготовляться различных размеров (от долей сантиметра квадратного до десяти и более квадратных метров), различной конфигурации, что позволяет изготавливать из них знакобуквенные индикаторы, отображать различные схемы, карты, ситуации.

В последнее время для малогабаритных устройств индикации широко стала использоваться низковольтная катодолюминесценция - свечение люминофора под действием электронного луча. Такие источники излучения представляют собой электровакуумную лампу, анод которой покрыт люминофором, излучающим красный, жёлтый, зелёный, синий свет при попадании на него ускоренных электрическим полем электронов. Простота конструкции, низкая стоимость, большие яркости и большой срок службы сделали катодолюминесценцию удобной для различных применений в оптоэлектронике.

Наиболее перспективными источниками излучения для оптоэлектроники являются светодиоды. Такими их делают малые габариты и масса (излучающие площади 0,2. 0,1 мм 52 0 и менее), большой срок службы, измеряемый годами и даже десятками лет (10 54 0. 10 55 0 ч), высокое быстродействие, не уступающее интегральным схемам (10 5-9 0. 10 5-5 0 с), низкие рабочие напряжения (1,6. 2,5 В), малая потребляемая мощность (20. 600 мВт), возможность получения излучения заданного спектрального состава (от синего до красного в видимой части спектра и ближнего инфракрасного излучения). Они используются в качестве источника излучения для управления фотоприёмниками в оптронах, для представления цифро-буквенной информации в калькуляторах и дисплеях, для ввода информации в компьютерах и пр.

Светодиод представляет собой гомо- или гетеро-pn-переход, прохождение тока через который в прямом направлении сопровождается генерацией в полупроводнике излучения. Излучение является следствием инжекционной люминесценции - рекомбинации инжектированных через pn-переход эмиттером неосновных носителей тока (электронов) с основными носителями тока в базе (дырками) (люминесценция - испускание света веществом, не требующее для этого нагрева вещества; инжекционная э электролюминесценция означает, что люминесценция стимулирована электрическим током).

Электролюминесценция может быть вызвана также сильным электрическим полем, как в случае электролюминесцентных конденсаторов с диэлектриком из порошка сернистого цинка (предпробойная электролюминесценция Дестрио).

Светодиоды для видимого и ближнего инфракрасного излучения изготавливаются главным образом из монокристаллов материалов типа A 5III 0B 5V 0: фосфида галия, арсенида галия и более сложных соединений: GaAs 41-x 0P 4x 0 , Ga 41-x 0Al 4x 0As , где x - доля содержания того или другого элемента в соединении.

Для получения требуемого цвета свечения материалы сильно легируются соответствующими примесями или их состав сильно варьируется. Так, для получения красного излучения фосфид галия легируется цинком и кислородом, для получения зелёного - азотом.

Если в GaAs 41-x 0P 4x 0 x=0,39 , то светодиод излучает красный свет с 7l 0=660 нм, если x=0,5. 0,75, то янтарный с 7 l 0=610 нм.

Из простого соотношения, связывающего длину волны излучения с шириной запрещённой зоны полупроводника, 7 l 0[нм] = 1234/ 7e 0 [эВ] следует, что видимое излучение с 7 l, 0720 нм можно получить лишь от широкозонных полупроводников с шириной запрещённой зоны 7 e. 01,72 эВ. У арсенида галия при комнатной температуре 7 e 0=1,38 эВ. Поэтому светодиоды из арсенида галия излучают невидимое, инфракрасное излучение с 7l 0=900 нм. У фосфида галия 7e 0=2,19 эВ. Он может уже излучать видимый свет с длиной волны 7 l. 0565 нм, что соответствует желто-зелёному свечению. Как преобразователь электрической энергии в световую, светодиод характеризуется внешней эффективностью (или к.п.д.).

число эмиттированных квантов света

число инжектированных неосновных носителей

Эффективность светодиодов невелика 7 h, 00,1 (10%). В большинстве случаев она не превышает 0,5. 5%. Это обусловлено тем, что свет трудно вывести из полупроводника наружу. При высоком значении коэффициентов преломления используемых проводников (для арсенида галия n=3,3 для воздуха - 1) значительная часть рекобинационного излучения отражается от границы раздела полупроводник-воздух, возвращается в полупроводник и поглощается в нём, превращаясь в тепло. Поэтому сравнительно невелики средние яркости светодиодов и их выходные мощности: L 4ф 0=10. 10 53 0 кд/м 52 0, I 4ф 0=10 5-1 0. 10 52 0 мкд, P 4ф 0=10 5-1 0. 10 52 0 МВт. По этим параметрам они уступают лампочкам накаливания, по остальным - превосходят их.

Светодиод - миниатюрный твердотельный источник света. У него отсутствует отпаянная колба как у лампы накаливания. У него нет нити накала, а значит отсутствует время разогрева и микрофонный эффект. Он более стоек к механическим ударам и вибрациям.

Излучение светодиода весьма близко к монохроматическому в пределах 7 Dl 0=40. 100 нм. Это снижает фоновые шумы источника по сравнению со случаем применения фильтров для монохроматизации излучения немонохроматического источника.

2.1. Конструкция светодиодов.

В излучателе плоской конструкции излучающий переход выполнен или диффузией, или эпитаксией. Штриховыми линиями показаны лучи, которые из-за полного внутреннего отражения от границы раздела не выходят из кристалла. Из кристалла выходят только те лучи, которые с нормалью составляют угол 7Q, 0arcsin n 41 0/n 42 0. Для арсенида галия и фосфида галия - это конус с углом у вершины не более 35 5o 0. Такая конструкция является самой дешёвой и простой. Однако она наименее эффективна, ей соответствует узкая диаграмма направленности излучения.

Геометрические размеры полусферической конструкции светодиода таковы, что R 7. 0r 77 0(n 42 0/n 41 0). В этом случае всё излучение попадает на границу раздела под углом, совпадающим с нормалью, и полностью выходит наружу. Эффективность полусферической конструкции - самая высокая. Она примерно в десять раз превышает эффективность плоской конструкции. Однако она намного дороже и сложнее в изготовлении.

Плоский кристалл светодиода может быть покрыт каплей эпоксидной смолы, выполняющей роль линзы. Смола имеет коэффициент преломления промежуточный между воздухом и кристаллом.

Это позволяет несколько увеличить светящуюся поверхность диода.

В последнем случае смола подкрашивается под цвет излучения светодиода. Большинство сигнальных и отображающих светодиодов выполняется такой конструкции.

Светодиоды могут изготавливаться и бескорпусными. Тогда их размеры определяются размерами кристалла (0,4 7& 00,4 мм 52 0).

2.2. Свойства светодиодов.

Вольт-амперная характеристика светодиода аналогична вольт-амперной характеристике кремниевого диода: она имеет круто возрастающую прямую ветвь. На этом участке динамическое сопротивление мало и не превышает нескольких ом. Обратные напряжения невелики (3,5. 7,5 В). Светодиод не рассчитан на значительные обратные напряжения и легко может быть пробит, если не принять соответствующих мер защиты. Если светодиод должен работать от сети переменного тока, то последовательно с ним включается кремниевый диод, который работает как выпрямляющий вентиль. В статическом режиме номинальный ток в зависимости от типа светодиода лежит в пределах от 5. 10 мА до 100 мА.

Яркость высвечивания светодиода или мощность излучения практически линейно зависит от тока через диод в широком диапазоне изменения токов. Исключение составляют красные GaP - светодиоды, у которых с ростом тока наступает насыщение яркости . Это необходимо иметь в виду, когда светодиод используется в импульсном режиме для получения больших выходных яркостей.

При постоянном токе через светодиод его яркость с ростом температуры уменьшается. Для красных GaP - светодиодов повышение температуры по сравнению с комнатной на 20 5o 0 уменьшает их яркость примерно на 10%, а зелёных - на 6%. С ростом температуры сокращается срок службы светодиодов. Так, если при 25 5o 0C срок службы хороших светодиодов достигает 100000 ч, то при 100 5o 0C он сокращается до 1000 ч. Также сокращается срок службы светодиода с увеличением его тока. Поэтому завышать ток по сравнению с его максимально допустимым паспортным значением не рекомендуется.

Спектральный состав излучения светодиодов определяется материалом, из которого они изготовлены, и легирующими примесями.

В табл. 2 даны основные параметры некоторых промышленных типов светодиодов.

Читайте также: