-                     Призначення та конструкцію фотодіода;

-                     Маркування.

ІІІ. Студент повинен уміти:

-                     Визначати приналежність елемента за його умовними позначеннями;

-                     Використовувати при побудові схем фото- та світлодіоди.

ІV. Дидактичні посібники: Методичні вказівки до опрацювання.

V. Література

VІ. Запитання для самостійного опрацювання:

1.                 Фотодіоди, світлодіоди

2.                 Їх будова, принцип дії, маркування

VІІ. Методичні вказівки до опрацювання: Теоретична частина.

VІІІ. Контрольні питання для перевірки якості засвоєння знань:

1.                 Що називають фотодіодом?

2.                 Що таке світлодіод?

3.                 Принцип роботи та призначення фото- та світло діодів?

4.                 Яким чином відбувається маркування?

ІХ. Підсумки опрацювання

Підготував викладач: Бондаренко І.В.

Теоретична частина: Напівпровідникові діоди

План:

1.                 Фотодіоди, світлодіоди

2.                 Їх будова, принцип дії, маркування

Література

1. Фотодіоди, світло діоди

Напівпровідниковий фотодіод - це напівпровідниковий діод, зворотний струм якого залежить від освітленості. Зазвичай як фотодіод використовують напівпровідникові діоди з p-n переходом, який зміщений у зворотному напрямі зовнішнім джерелом живлення.

При поглинанні квантів світла в p-n переході або в прилеглих до нього областях утворюються нові носії заряду. Неосновні носії заряду, що виникли в областях, прилеглих до p-n переходу на відстані, що не перевищує дифузійної довжини, дифундують в p-n перехід і проходять через нього під дією електричного поля. Тобто зворотний струм при освітленні зростає. Поглинання квантів безпосередньо в p-n переході приводить до аналогічних результатів. Величина, на яку зростає зворотний струм, називається фотострумом.

Властивості фотодіода можна охарактеризувати наступними характеристиками.

а) вольт-амперна характеристика фотодіода є залежністю світлового струму при незмінному світловому потоці і темнового струму Iтемн від напруги.

б) світлова характеристика фотодіода, тобто залежність фотоструму від освітленості, відповідає прямій пропорційності фотоструму від освітленості. Це обумовлено тим, що товщина бази фотодіода значно менше дифузійної довжини неосновних носіїв заряду. Тобто практично всі неосновні носії заряду, що виникли в базі, беруть участь в утворенні фотоструму.

г) спектральна характеристика фотодіода - це залежність фотоструму від довжини хвилі падаючого світла на фотодіод. Вона визначається з боку великих довжин хвиль шириною забороненої зони, при малих довжинах хвиль великим показником поглинання і збільшення впливу поверхневої рекомбінації носіїв заряду із зменшенням довжини хвилі квантів світла. Тобто короткохвильова межа чутливості залежить від товщини бази і від швидкості поверхневої рекомбінації. Положення максимуму в спектральній характеристиці фотодіода сильно залежить від ступеня зростання коефіцієнта поглинання.

д) постійна часу - це час, протягом якого фотострум фотодіода змінюється після освітлення або після затемнення фотодіода в е разів (63%) по відношенню до сталого значення.

е) темновоє опір - опір фотодіода у відсутність освітлення.

ж) інтегральна чутливість

з) інерційність.

Існує 3 фізичних чинника, впливаючих на інерційність:

1) час дифузії або дрейфу нерівноважних носіїв через базу t ;

2) час прольоту через p-n перехід

3) час перезарядки бар'єрної ємкості p-n переходу, що характеризується постійною часу RСбар .

Товщина p-n переходу, залежна від зворотної напруги і концентрації домішок в базі, зазвичай менше 5 мкм. RCбар визначається бар'єрною ємкістю p-n залежною від напруги і опору бази фотодіода при малому опорі навантаження в зовнішньому ланцюзі. Величина RСбар порядка декілька наносекунд.

Світлодіод - це напівпровідниковий прилад, що здатен перетворювати електричну енергію безпосередньо у світлову. За своєю структурою, світлодіод подібний до звичайного напівпровідникового діоду, так само як і будь який напівпровідниковий діод, світлодіод має властивість односторонньої електропровідності, але, при протіканні електричного струму у "прямому" напрямі, на кристалі, в зоні контакту напівпровідників різного типу провідності, виникає світіння. Довжина світлової хвилі, яку ми сприймаємо як колір, залежить лише від структурних та хімічних особливостей напівпровідників. Ніякі зміни характеристик струму живлення світлодіода ( сила струму, частота, напруга ) не можуть вплинути на довжину хвилі випромінюваного світла.

Та немає таких обмежень, які б не спробувала здолати конструкторська думка. Ніщо не заважає розмістити у одному корпусі кілька кристалів з різним кольором світіння. Першими були створені двокольорові світлодіоди. Конструктори скористались тим, що світлодіод здатен проводити струм лише у одному напрямі, розмістивши на одній основі два кристали, під'єднані до виводів живлення зустрічно.

Зі зміною полярності живлення змінюється колір світіння з червоного на зелений. Здатність ока утримувати зорові образи, на якій побудована техніка кіно і телебачення, дозволила підбираючи співвідношення тривалостей імпульсів протилежної полярності змінювати пропорції червоного та зеленого отримуючи проміжні кольори як видно з діаграми кольорів, це всі відтінки жовтого.

Діаграма кольорів також показує, що отримати біле світло можна змішуючи світло червоного, зеленого та синього світлодіодів, проблема лише в тому, що сині світлодіоди до недавнього часу було неможливо виготовити.

Нині проблема вирішена, серійно виробляються світлодіодні RGB сборки , так звані RGB світлодіоди , але їх сфера використання в основному багатокольорові дисплеї та рекламні табло.

Технологічно виявилось можливим виготовити світлодіоди жовтого кольору світіння, діаграма кольорів підказує можливість отримання білого світла змішуючи жовте з синім.

Необхідність використання кількох кристалів суттєво здорожує технологію.

Тому найбільшого розповсюдження серед світлодіодів білого світіння набули світлодіоди з люмінофорним покриттям, саме вони стоять у всіх китайських ліхтариках, саме ці світлодіоди мають на увазі кажучи про "білі світлодіоди". Головна перевага світлодіодів з люмінофорами - їх дешевизна.

За принципом дії такі світлодіоди подібні до люмінесцентних ламп. На кристал фіолетового, або ультрафіолетового світлодіода наноситься покриття люмінофору, що під дією ультрафіолетового випромінення починає світитися сам, але вже білим світлом. Зрозуміло, так само як вигоряє люмінофор люмінесцентних ламп, зменшуючи світловіддачу, вигоряє і люмінофор світлодіода. Фактично, світлодіоди невисокої якості за 2 - 3 місяці зменшують світловіддачу вдвоє.

Ознакою гарної якості є рівномірність нанесення шару люмінофору та його хімічна чистота. Якщо з десятка вибраних світлодіодів половина відрізняється відтінками кольору, висока ймовірність того, що зв'язуватись з цією партією не варто.

Друга важлива складова - електричні та теплові параметри. Якщо через світлодіод пропускати більший струм, ніж той на який він розрахований, світлодіод світитиме яскравіше, але внаслідок виділення тепла кристал швидко деградує. Замість сотень тисяч годин світлодіод пропрацює десятки, поступово втрачаючи яскравість.

У бідь якому разі над яскраві світлодіоди не є джерелами холодного світла, не зважаючи на відсутність в них ниті розжарювання - вони нагріваються під час роботи. Ефективність тепловідведення дуже важлива для світлодіода. Цю особливість слід враховувати при проектуванні.

Ще одна відмінність світлодіоду віл звичайних ламп розжарювання - виражена нелінійність вольт - амперної характеристики. Невеличкі зміни напруги живлення призводять до значних коливань струму.

2. Їх будова, принцип дії, маркування

Страницы: 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