Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [ 53 ] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

освещения. Если обратное напряжение превысит некоторое допустимое значение, то в р - «-переходе возникает эффект лавинообразного размножений носителей заряда, который может привести к выходу фотодиода из строя.

Световая характеристика изображает зависимость тока фотодиода от величины светового потока при постоянном напряжении на фотодиоде; 1д = f (Ф) при f/д = const. В широком диапазоне изменений светового потока световая характеристика фотодиода оказывается линейной (рис. 9.24, б).

Спектральная характеристика показывает зависимость спектральной чувствительности от длины волиы падающего на фотодиод света. Спектральные характеристики германиевых и кремниевых фотодиодов показаны на рис. 9.24, в.

Параметры фотодиодов:

Интегральная чувствительность К - отношение фототека диода к интеисив1юсти падающего светового потока от стандартного источника (вольфрамовая лампа накаливания с цветовой температурой нити 2854 К):

/С 4- . (9.6)

Рабочее напряжение Up - напряжение, прикладываемое к прибору в фотодиодном режиме.

Темновой ток /тм - ток, протекающий в цепи ДиОда при рабочем напряжении и отсутствии освещения.

Долговечность - мннимальиьи! срок службы при нормальных условиях эксплуатации.

Фотодиоды, как и приемники лучистой энергии других типов (фотоэлементы, фоторезисторы, фотоумножители), находят широкое применение. Они могут использоваться в фотометрии, фотоколориметрии, для контроля источников света, измерения иитеисивности освещения, прозрачности среды, регистрации и счета ядерных частиц, автоматического регулирования и контроля температуры и других параметров, изменение которых сопровождается изменением оптических свойств вещества или среды. Широкое применение фотодиоды находят в устройствах ввода и вывода современных ЭВМ.

9.9. СВЕТОДИОДЫ

Полупроводниковыми светодиодами называют приборы с р - п-пвреходом, излучаюище свет при прохождении через них прямого тока. Эти приборы находят широкое применение в аппаратуре связи, вычислительной технике, в световых информационных устройствах, индикаторах и т. д.

Создание и практическое применение светодиодов способствовали становлению и развитию еще одного перспективного направления электро>цп<и - оптоэлектроники, изучающей процессы непосредственного преобразования электрической энергии в световую и световой энергии в электрическую.

Как было показано выше (см. параграф 7.3), прн подаче иа р - п-переход прямого напряжения наблюдается интенсивная иижекция




Рис. 9.25. Устройство светодиода:

/ - jinii:i;i; 2 - коваровый баллон:3 - полупрозодниковая пластина с р~ «-переходом; 4 - ножка; 5 - выводы.

неоснозиых носителей заряда: электронов в р-область и дырок в область. Инжектированные неосновные носители рекомбииируюг с основными носителями данной области полупроводника и их концентрация быстро падает по мере удаления от р - п-перехода вглубь полупроводника. При встрече электрона и дырки их заряды компенсируются и данные носители заряда исчезают. Поэтому при рекомбинации выделяется энергия. У многих полупроводников рекомбинация носит безызлучательный характер - энергия, выделяющаяся при рекомбинации, отдается кристаллической рещетке, т. е. превращается в конечном итоге в тепло. Однако у полупроводников, выполненных на основе карбида кремния (SiC), галлия (Ga), мышьяка (As) и некоторых других материалов, рекомбинация является излуча-тельной - энергия рекомбинации выделяется в виде квантов излучения - фотонов.

Поэтому у таких полупроводников прохождение через р - п-переход тока в прямом направлении сопровождается некогерентным оптическим излучением определенного спектрального состава. Это явление используется для создания светодаодов, которые иногда называют тшже люминесцентными диодами.

В зависимости от ширины запрещенной зоны полупровод[1ика и особенностей рекомбинации носителей заряда излучение может лежать в инфракрасной, видимой или ультрафиолетовой частях спектра. Наибольшее распространение получили светодиоды, излучающие желтый, красный и зеленый свет. Созданы также образцы светодиодов с перестраиваемым цветом свечения.

Конструкция типичного светодиода, используемого в качестве источника излучения, показана на рис. 9.25. Кристалл полупроводника с соответствующими выводами помещают в коваровый или керамический баллон, верхняя часть которого заканчивается стеклянной (или из эпоксидной смолы) линзой. С помощью лиизы излучение приобретает заданную направленность.

Свойства и эффективность работы светодиодов характеризуются совокупностью электрических, световых и эксплуатационных параметров. Важнейшие из них:

постоянное прямое напряжение Unp при максимально допустимом токе;

максимально допустимый прямой тюк Ipmax, яркость свечения В диода при максимально допустимом прямом токе;

полная мощность излучения Яполн при прямом постоянном кже определенной величины;

ширина диаграммы направленности светового излучения.

Величина Up для большинства светодиодов не превышает нескольких вольт; /пртах имест величину порядка единиц - десятков миллиампер; яркость свечения В ~ десятки кандел на квадратный метр;



Ртли - ДОЛИ милливатта; масса прибора ие превышает нескольких долей грамма; температурный диапазон от ~ 60° С до +70" С.

Валшейшие характеристики светодиодов - спектральная и характеристика направленности. Первая из иих представляет собой

зависимость относительной мощности излучения --от длины излу-

чаемой волиы при определенной температуре среды. Вторая определяет величину интенсивности светового излучения в зависимссти от направления излучения.

A/JiOl


0.5 0,е 0.7

0.5 Л.ИКМ

W 0,5 О 0,5

Рис. 9.26. Габариты светодиода типа АЛ301 (А, Б) (а); спектральная характеристика (б), характеристика направленности (в).

На рис. 9.26 показаны габаритные размеры, спектральная характеристика и характеристика направленности светового излучения светодиодов типа АЛ301 (А, Б).

Современные светодиоды с успехом используются в качестве цифровых индикаторов, вытесняя аналогичные ионные приборы. Твердотельные цифровые индикаторы представляют собой комбинацию определенного числа светодиодов с общим анодом. Светодиоды расположены таким образом, что при подаче напряжения на соответствующие выводы высвечиваются цифры от О до 9. Один индикатор, содержащий семь диодов прямоугольной формы, способен высвечивать все цифры и некоторые буквы. Индикатор, содержащий шестнадцать диодов, позволяет воспроизводить практически неограниченное число знаков.

Габариты и цоколевка типичного светодиодного цифрового индикатора (КЛ104) показаны па рис. 9.27. Индикатор оформлен в металлическом корпусе, снабженном девятью штыревыми ножками для подключения питающих напряжений. Масса прибора - не более 7 г. Максимальный угол (относительно оптической оси), при котором возможно неискаженное считывание показаний индикатора, равен 60 Цвет свечения - л;елтый. Недостатком прибора является значктель-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [ 53 ] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.0009