Светодиоды
Светодиодом называется полупроводниковый прибор, в котором происходит непосредственное преобразование электрической энергии в энергию светового излучения.
Принцип действия
При прямом включении основные носители заряда переходят через p-n переход и там рекомбинируют.
Рекомбинация связана с выделением энергии. Для большинства полупроводниковых материалов это энергия тепловая.
Только для некоторых типов на основе арсенида галлия ширина запрещённой зоны ΔW достаточно велика, и длина волны лежит в видимой части спектра:
При обратном включении через p-n переход переходят неосновные носители заряда в область, где они становятся основными.
Рекомбинация и свечение светодиода отсутствуют.
Основные характеристики
- Яркостная характеристика – это мощностная зависимость излучения от прямого тока Pu=f(Iпр) (рис. 52)
- Спектральная характеристика – это зависимость мощности излучения от длины волны Pu=f(λ) (рис.53).
Основные параметры
-Яркость свечения при максимальном прямом токе
-Полная мощность излучения Pu.max
Рис. 52 |
Рис. 53 |
ИМПУЛЬСНЫЕ, ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ (ВЧ) И
СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЕИмпульсные диоды (СВЧ)
Импульсные диоды предназначеныДИОДЫдля работы в импульсных цепях с длительностями импульсов от нескольких наносекунд (нс) до нескольких микросекунд (мкс).
Рассмотрим работу обычного p-n перехода при подаче на него импульс-ного напряжения.
В промежуток времени от 0 до t1 p-n переход закрыт (обратным напряжением пренебрегаем).
Рис. 54 |
Рис. 55 |
Рис. 54
В момент t1 p-n переход |
|
|||
открывается, но ток через него и |
|
|||
через нагрузку |
достигает |
своего |
|
|
максималь-ного, |
|
то |
есть |
|
установившегося |
значения, не |
Рис. 55 |
||
мгновенно, а |
за |
время |
tуст., |
|
которое необходимо |
для |
заряда |
|
|
|
||||
|
||||
барьерной ёмкости p-n перехода. |
|
|||
В момент времени t2 p-n переход почти мгновенно закрывается. Область p-проводимости оказывается насыщенной неосновными носителями зарядов, то есть электронами.
Рис. 54
Не успевшие рекомбинировать электроны под действием поля закрытого p-n перехода возвращаются в n-область, за счёт чего сильно возрастает обратный ток.
По мере ухода электронов из p- области обратный ток уменьшается,
и через время tвосст.
p-n переход восстанавливает свои «закрытые» свойства. В импульсных диодах время восстановления и установления должны быть минимальными.
С этой целью импульсные диоды конструктивно выполняются точечными или микросплавными. Толщина базы диода делается минимальной. Полупроводник легируют золотом для увеличения
Диоды ВЧ
Это универсальные диоды, которые могут быть детекторными, модулятор-ными, импульсными при достаточных длительностях импульса, и даже выпрями-тельными при малых токах нагрузки. Основное отличие ВЧ диодов – обратная ветвь вольтамперной характеристики плавно понижается (увеличивается обратный ток, постепенноТакое переходяпонижениев областьобратнойэлектрическоговетви ВАХ объясняетсяпробоя) (рис.усиленной56).
термогене-рацией собственных носителей зарядов на малой площади p-n Микросплавныеперехода. ВЧ диоды имеют бoльшую барьерную ёмкость, чем точечные, и для того, чтобы их можно было использовать на высоких
частотах, вблизи p-n перехода понижают концентрацию акцепторной и донорнойПонижениепримеси. концентрации примеси приводит к увеличению
ширины p-n перехода, следовательно, к уменьшению ёмкости:
Рис. 56 |
Рис. 57 |
СВЧ диоды
На СВЧ используются диоды Шоттки и диоды с p-n переходом, площадь которого значительно меньше, чем у точечных.
Заострённая вольфрамовая проволока в виде пружины прижимается к базе с определённым усилием, за счёт чего образуется очень малой площади p-n переход.
Рис. 58