3.4.10. Излучательные диоды

Излучательными диодами называют полупроводниковые приборы с р-n переходами, способными преобразовать электрическую энергию в световую. В зависимости от длины волны излучения их делят на диоды инфракрасного диапазона и диоды видимого диапазона (светодиоды). Наибольшее распространение получили светодиоды. Действие светодиодов основано на использовании двух явлений: инжекции неосновных носителей заряда через смещённый в прямом направлении р-n переход и последующей излучательной рекомбинации избыточных электронов в р и n областях.

Как известно, при рекомбинации, теряя энергию, электрон перемещается с высокого энергетического уровня на низкий, при этом выделяемая энергия передаётся решетке или излучается в виде света. Чем больше ширина запрещённой зоны W, тем больше вероятность того, что рекомбинация будет сопровождаться излучением света. Ширина, запрещённых зон кремния мала, поэтому рекомбинация в этих материалах не имеет излучательного характера.

Для изготовления светодиодов используется арсенид галлия, карбид кремния и др.

Длина волны (цвет) излучаемого света определяется разностью энергетических уровней, между которыми происходит переход электронов. Вводя в полупроводник примеси и создавая в нем дополнительные энергетические уровни, можно изменять длину волны излучаемого света.

Светодиоды используются как цифровые индикаторы для получения светящихся цифр и букв. Наибольшее распространение получили многоэлементные светодиоды, состоящие из набора элементарных диодов. Например, многоэлементный диод (индикатор), конструкция которого показана на рис. 3.22 позволяет получить любую цифру от 0 до 9. питание каждого светодиода от источника напряжения (тока) осуществляется через семь отдельных выводов и один общий. Индикатор, содержащий 16 диодов, позволяет воспроизвести практически неограниченное число знаков. Сочетание излучательного диода с фотоприемником, например, фотодиодом, позволяет создать новый класс приборов, называемых оптронами.

Рис. 3.22

Основными параметрами излучательных диодов являются: цвет свечения, максимально допустимый прямой ток I _{пр макс}, прямое напряжении U_пр при максимально допустимом токе, яркость свечения, полная мощность излучения Р_полн при прямом постоянном токе определенной величины. Условное графическое изображении светодиода показано на рис. 3.23.

Рис. 3.23

Выполнение лабораторной работы на лабораторном стенде «тэц и оэ – нрм» Перечень используемых минимодулей

В данной лабораторной работе используются следующие элементы (минимодули):

выпрямительный диод – 1 А

диод Шоттки – 1 А

стабилитрон – 4,7 В

светодиод – 20 мА

потенциометр RР – 150 Ом

резистор R1 - 10 Ом

резистор R2 – 150 Ом

резистор R3 – 1 кОм

Источники питания:

источник питания - +12 В

одна фаза трехфазного источника питания – «А – 0»

Измерительные приборы:

миллиамперметр РА1 с пределом измерения – 100 mA

мультиметр в качестве вольтметра – PV

осциллограф.