Geum.ru

Електроніка та мікропроцесорна техніка

Методическое пособие - Компьютеры, программирование

Другие методички по предмету Компьютеры, программирование

?орчих здібностей та активізації розумової діяльності.

ІІ. Студент повинен знати:

  1. Призначення та конструкцію світлодіода;
  2. Призначення та конструкцію фотодіода;
  3. Маркування.

ІІІ. Студент повинен уміти:

  1. Визначати приналежність елемента за його умовними позначеннями;
  2. 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 барєрної 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 барєрною 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, підєднані 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 зе