Варикапы.
Варикап– это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости от величины обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.
Обычно используется зависимость величины барьерной емкости Cбар от напряжения в области обратных напряжений. В общем виде зависимость величины
Полупроводниковым материалом для изготовления варикапов является кремний.
Рис.7. Вольт-фарадная характеристика варикапа
Основные параметры варикапов:
- номинальная емкость Сном – емкость при заданном обратном напряжении (Сном = 10…500 пФ);
- коэффициент перекрытия по емкости Кс=Cmax/Cmin; (Кс = 5…20) – отношение емкостей варикапа при двух заданных значениях обратных напряжений.
Варикапы могут быть использованы для различных целей как конденсаторы с переменной емкостью. Эти диоды широко применяются в различных схемах для автоматической подстройки частоты, в параметрических усилителях.
Светодиод.
Светодиодами называются маломощные полупроводниковые источники света, основой которых является излучающий р-п переход. Свечение р-n перехода вызвано рекомбинацией носителей заряда. При подаче прямого напряжения электроны из n-области проникают в p-область, где рекомбинируют с дырками и излучают освободившуюся энергию в виде света.
Но не всякий p-n-переход излучает свет. Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу. Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые гетероструктуры. Светодиоды изготавливаются из карбида кремния, арсенида или фосфида галлия. Свечение может быть весьма интенсивным, и лежит в инфракрасной, красной, зеленой и синей частях спектра. Светодиод начинает испускать свет, как только подается прямое напряжение, причем с ростом тока интенсивность свечения увеличивается. Цвет зависит от ширины запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от материала полупроводника, и от легирующих примесей. Чем «синее» светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны. Основными параметрами светодиодов являются:
Ризлуч – полная мощность излучения (до 100 мВт).
Unp – постоянное прямое напряжение (порядка единиц вольт) .
Iпр. – постоянный прямой ток (до 110 мА).
Цвет свечения.
Рис.8. Обозначение светодиода на схеме.
По сравнению с другими электрическими источниками света светодиоды имеют следующие преимущества:
- Высокая световая отдача.
- Высокая механическая прочность, вибростойкость.
- Длительный срок службы (при достаточном охлаждении) — от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день— 34 года). Но и он не бесконечен: при длительной работе происходит «деградация» кристалла и постепенное падение яркости.
- Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света: ламп накаливания, газоразрядных ламп).
- Спектр современных белых светодиодов бывает различным — от тёплого белого до холодного белого.
- Отсутствие инерционности— включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-люминофорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 с до 1 мин, а яркость увеличивается от 30 % до 100 % за 3—10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.
- Различный угол излучения— от 15 до 180 градусов.
- Низкая стоимость индикаторных светодиодов.
- Безопасность— не требуются высокие напряжения, при должном охлаждении низкая температура светодиода, обычно не выше 60 C.
- Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.
- Экологичность— отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.
Светодиоды применяют в устройствах визуального отображения информации.