Светодиоды

В случаях, когда полупроводниковые диоды выполнены из таких материалов как арсенид галлия или фосфид галлия, часть подводимой к ним электрической энергии преобразуется не в тепло, как в других полупроводниках, а в световые потоки с намного более короткой длиной волны. Цвет излучения определяется выбором соответствующего материала и присадками. Цвет может быть инфракрасным, красным, желтым, оранжевым, зеленым или голубым.

Таким образом, светодиод или светоизлучающий диод (LED - light emitting diodes) - полупроводниковый прибор, который при определенных условиях начинает светиться. УГО светодиода приведено на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6

ВАХ красного, желтого и зеленого светодиодов приведены на рисунке 3.7

Рисунок 3.7

Основные области применения светодиодов: системы отображения информации и передачи данных, а также осветительные приборы.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь (рисунок 3.8.) для снятия прямой ветви вольтамперной характеристики диодов R=330 Ом.

• Обратите внимание, вольтметр этой схеме подключён к точке «В» (после амперметра) и на его показания не влияет падение напряжения на амперметре, которое соизмеримо с прямым падением напряжения на диоде. В то же время ток через вольтметр несоизмеримо мал с прямым током диода и не вносит заметной погрешности в показания амперметра.

Рисунок 3.8

• Устанавливая токи, указанные в таблице 3.2, снимите прямую ветвь вольтамперной характеристики сначала выпрямительного диода (КД226), затем для диода Шоттки(1N5819) и стабилитрона (КС456).

Таблица 3.2

I, мА		2	5	10	20	30	35
U, B	КД226
	1N5819
	КС456

• И змените схему для снятия обратной ветви вольтамперных характеристик, переключив вольтметр в точку А (до амперметра) и перевернув диод (рисунок 3.9).

Рисунок 3.9

• В этой схеме через амперметр не протекает ток вольтметра, который теперь соизмерим и даже больше обратного тока через диод. В то же время падение напряжения на амперметре ничтожно мало по сравнению с обратным напряжением на диоде.

• Устанавливая напряжения U, указанные в таблице 3.3, снимите обратные ветви вольтамперных характеристик.

Таблица 3.3

U, B		2	5	10	13	15
КД226	Uобр, B
	I, мА
1N5819	Uобр, B
	I, мА
КС456	Uобр, B
	I, мА

• Убедитесь, что обратный ток выпрямительного диода невозможно измерить приборами, имеющимися в стенде.

• В отчете на одном графике приведите ВАХ выпрямительного диода, диода Шоттки и стабилитрона.

• Соберите цепь согласно схеме (рисунок 3.10) и изменяйте входное напряжение последовательными шагами, как указано в таблице 3.4. Измерьте прямое напряжение U_СД и ток I_СД светодиода с помощью мультиметра и оцените визуально светоизлучение (отсутствует, слабое, среднее, сильное). Занесите данные в таблицу.

• В отчете постройте график вольтамперной характеристики светодиода, снятую на постоянном токе.

Рисунок 3.10

Таблица 3.4

UВХ, В	UСД, В	IСД, мА	светоизлучение
2
4
6
8
10
12
14
15

• Основные понятия: полупроводник, диод, пробой, выпрямительный диод, диод Шоттки, стабилитрон, светодиод

Вопросы для допуска к выполнению и защиты лабораторной работы

1. Нарисуйте УГО и ВАХ элементов, исследуемых в лабораторной работе.

2. Перечислите основные параметры выпрямительных диодов и стабилитронов.

3. Что такое пробой диода и какого типа они могут быть?

4. Для чего применяются выпрямительные диоды и диоды Шоттки?

5. В чем заключается особенность использования стабилитронов?

6. Для чего применяются светодиоды?

7. От чего зависит напряжение, при котором открывается светодиод?

8. Почему у диода Шоттки пороговое напряжение меньше, чем у выпрямительного диода, а обратный ток больше?