No Image

LE

23 просмотров
04 декабря 2023

Светодиод, в электронике, полупроводниковый прибор, который излучает инфракрасный или видимый свет, когда заряжается электрическим током. Светодиоды видимого света используются во многих электронных устройствах в качестве индикаторных ламп, в автомобилях — в качестве фонарей заднего стекла и стоп-сигналов, а на рекламных щитах и вывесках — в качестве алфавитно-цифровых дисплеев или даже полноцветных плакатов. Инфракрасные светодиоды используются в камерах с автофокусом и пультах дистанционного управления телевизорами, а также в качестве источников света в волоконно-оптических телекоммуникационных системах.

Привычная лампочка излучает свет благодаря накаливанию — явлению, при котором нагрев проволочной нити электрическим током приводит к испусканию фотонов, основных энергетических пакетов света. Светодиоды работают за счет электролюминесценции — явления, при котором излучение фотонов вызвано электронным возбуждением материала. Чаще всего в светодиодах используется арсенид галлия, хотя существует множество вариаций этого базового соединения, например арсенид галлия алюминия или фосфид индия галлия. Эти соединения относятся к так называемой III-V группе полупроводников, то есть к соединениям, состоящим из элементов, перечисленных в столбцах III и V периодической таблицы. Варьируя точный состав полупроводника, можно изменять длину волны (а значит, и цвет) излучаемого света. Излучение светодиодов обычно происходит в видимой части спектра (т.е. с длиной волны от 0,4 до 0,7 микрометра) или в ближней инфракрасной области (с длиной волны от 0,7 до 2,0 микрометра). Яркость света, наблюдаемого от светодиода, зависит от мощности, излучаемой светодиодом, и от относительной чувствительности глаза к длине излучаемой волны. Максимальная чувствительность наблюдается при 0,555 мкм, что находится в желто-оранжевой и зеленой области. Прилагаемое напряжение в большинстве светодиодов довольно низкое, в районе 2,0 вольт; сила тока зависит от области применения и составляет от нескольких миллиампер до нескольких сотен миллиампер.

Термин «диод» относится к двухконтактной структуре светоизлучающего устройства. В фонарике, например, проволочная нить накаливания подключается к батарее через две клеммы, одна из которых (анод) несет отрицательный электрический заряд, а другая (катод) — положительный. В светодиодах, как и в других полупроводниковых устройствах, таких как транзисторы, «клеммы» на самом деле представляют собой два полупроводниковых материала разного состава и электронных свойств, соединенных вместе для образования спая. В одном материале (отрицательном, или полупроводнике n-типа) носителями заряда являются электроны, а в другом (положительном, или полупроводнике p-типа) — «дырки», образующиеся из-за отсутствия электронов. Под воздействием электрического поля (например, от батареи, когда светодиод включен) ток может протекать через p-n-переход, обеспечивая электронное возбуждение, которое заставляет материал светиться.

В типичной светодиодной конструкции прозрачный купол из эпоксидной смолы служит структурным элементом, удерживающим свинцовую раму вместе, линзой для фокусировки света, а также для согласования показателя преломления, чтобы позволить большему количеству света выходить из светодиодного чипа. Чип, обычно размером 250 × 250 × 250 микрометров, устанавливается в отражающую чашку, сформированную в свинцовой раме. Слои p-n-типа GaP:N представляют собой азот, добавленный к фосфиду галлия для получения зеленого излучения; слои p-n-типа GaAsP:N представляют собой азот, добавленный к фосфиду арсенида галлия для получения оранжевого и желтого излучения; а слой p-типа GaP:Zn,O представляет собой цинк и кислород, добавленные к фосфиду галлия для получения красного излучения. Два дальнейших усовершенствования, разработанных в 1990-х годах, — это светодиоды на основе фосфида алюминия галлия индия, которые эффективно излучают свет от зеленого до красно-оранжевого, а также светодиоды, излучающие синий цвет, на основе карбида кремния или нитрида галлия. Синие светодиоды можно объединять в кластеры с другими светодиодами, чтобы получить все цвета, включая белый, для полноцветных движущихся дисплеев.

Любой светодиод может быть использован в качестве источника света для волоконно-оптической системы передачи на короткие расстояния — то есть на расстояние менее 100 метров (330 футов). Однако для волоконной оптики дальнего действия необходимо, чтобы излучательные свойства источника света соответствовали передаточным свойствам оптического волокна, и в этом случае инфракрасные светодиоды подходят лучше, чем светодиоды видимого света. Стеклянные оптические волокна имеют самые низкие потери при передаче в инфракрасной области на длинах волн 1,3 и 1,55 микрометра. Чтобы соответствовать этим свойствам пропускания, используются светодиоды, изготовленные из фосфида арсенида галлия и индия, наслоенного на подложку из фосфида индия. Точный состав материала может быть настроен таким образом, чтобы излучать энергию именно на 1,3 или 1,55 микрометра.

Комментировать
23 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Технологии
0 комментариев
No Image Технологии
0 комментариев
No Image Технологии
0 комментариев
No Image Технологии
0 комментариев