8.3. Основные параметры светодиодов

1. Сила света I_V – световой поток, приходящийся на единицу телесного угла в заданном направлении, выражается в канделах (кд), и составляет десятые доли – единицы мкд. Кандела есть единица силы света, испускаемого специальным стандартным источником.

2. Яркость излучения равна отношению силы света к площади светящейся поверхности. Она составляет десятки–сотни кд/см².

3. Постоянное прямое напряжение – падение напряжения на диоде при заданном токе (2…4 В).

4. Цвет свечения или длина волны, соответствующая максимальному световому потоку.

5. Максимально допустимый постоянный прямой ток, составляет десятки мА и определяет максимальную яркость излучения.

6. Максимальное допустимое постоянное обратное напряжение (единицы B).

7. Быстродействие излучающего диода определяется инерционностью возникновения излучения при подаче прямоугольного импульса прямого тока (рис. 5.7).

Время переключения t_пер складывается из времени включения t_вкл и выключения t_выкл излучения. Инерционность излучающего диода определяется процессом перезарядки барьерной емкости и процессами накопления и рассасывания неосновных носителей в активной области диода.

8. Диапазон температур окружающей среды, при которых светодиод сохраняет свою работоспособность (–60…+70 C).

9. Срок службы составляет 10⁴…10⁶ часов.

Существенным недостатком светодиодов является зависимость их параметров от температуры и продолжительности эксплуатации. С повышением температуры яркость и сила света уменьшаются, несколько увеличивается длина волны излучения. Это увеличение обусловлено тем, что с ростом температуры уменьшается ширина запрещенной зоны полупроводника. Постоянное уменьшение мощности излучения (деградация) при длительном протекании через прибор прямого тока связано с увеличением концентрации центров безизлучательной рекомбинации за счет перемещения в электрическом поле неконтролируемых примесных атомов.

Итак, характерными свойствами светодиодов является их высокая надежность, большой срок службы, малые инерционность, габариты, масса, потребляемая мощность, возможность изготовления светодиодных матриц и светодиодов с различным цветом свечения, совместимость с интегральными микросхемами.

8.4. Полупроводниковые приемники излучения

Фотоприемники – это оптоэлектронные приборы, предназначенные для преобразования энергии оптического излучения в электрическую. Функции фотоприемников могут выполнять фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры и т.д.

Для получения максимального преобразования оптического излучения в электрический сигнал необходимо иметь согласованные спектральные характеристики фотоизлучателей и фотоприемников.

Работа фотоприемников основана на одном из видов фотоэлектрических явлений:

– внутренний фотоэффект;

– изменение электропроводности вещества при его освещении;

– внешний фотоэффект – испускание веществом электронов под действием света (используется в вакуумных и газонаполненных фотоэлементах);

– фотоэффект в запирающем слое – возникновение ЭДС на границе двух материалов под действием света.

Так как приборы, использующие внешний фотоэффект, трудно сопрягаются с интегральными микросхемами, в данном разделе они не рассматриваются.

При внутреннем фотоэффекте происходит возбуждение электронов вещества, т.е. их переход на более высокий энергетический уровень, что приводит к изменению концентрации свободных носителей заряда и электрических свойств вещества.

Внутренний фотоэффект присущ только полупроводникам, а в металлах не наблюдается.