Е.О.Федосеева, Г П. Федосеева 14 страница

К основным параметрам фотодиода в фотодиодном режиме относят интегральную чувствительность, дифференциальное со­противление, начальное статическое сопротивление, максимально допустимое и рабочее напряжения, граничную частоту.

Чувствительность фотодиода S показывает, какой ток прихо­дится на единицу светового потока. Поскольку ток фотодиода, а следовательно, и его чувствительность зависят в какой-то сте­пени от приложенного напряжения, то чувствительность опреде­ляют при напряжении U = 1 В и называют удельной интегральной чувствительностью. Она может- быть определена по вольт-ампер- ным характеристикам или по световой характеристике, снятой при напряжении 1 В, по формуле:

S = при U — 1 В.

Кремниевые фотодиоды имеют чувствительность 3—7 мА/лм, а германиевые— 10—20 мА/лм.

Темновой ток /_т зависит от приложенного напряжения. Поэ­тому как параметр его определяют при U — 1 В. Темновой ток можно определить по световой характеристике, снятой при U = = 1 В в точке, где Ф = 0 (см. рис. 3.21, в), или по вольт-ампер- ной характеристике для темнового тока (Ф = 0) при U = 1 В (см. рис. 3.21, б; точка А).

Темновой ток германиевых фотодиодов составляет 15— 30 мкА, кремниевых — гораздо меньше: до 1 мкА.

Дифференциальное сопротивление г_диф — это сопротивление затемненного фотодиода изменению тока. Его определяют по вольт-амперной характеристике темнового тока как отношение приращения приложенного напряжения к соответствующему при­ращению темнового тока:

Приращения берут для двух близлежащих точек характерис­тики (см. рис. 3.21, б; точки Л и £).

Начальное статическое сопротивление /?_ст — это сопротивле­ние затемненного фотодиода при постоянном напряжении, рав­ном 1 В.

Его определяют как напряжение, деленное на темновой ток:

т. е. начальное статическое сопротивление вычисляется как ве­личина, обратная темновому току. Например, для кремниевого фотодиода при /_т = 1 мкА R_CT — 1 МОм.

Максимально допустимым является наибольшее напряжение, при котором не происходит пробой фотодиода. Его величина за­висит от температуры. Кремниевые фотодиоды могут работать в большем диапазоне температур окружающей среды, чем гер­маниевые.

Рабочее напряжение — это напряжение, выбранное с запасом таким образом, чтобы фотодиод работал надежно длительное время. Для кремниевых и германиевых фотодиодов оно состав­ляет 10—20 В.

Граничная частота характеризует частотные свойства фото­диода, как и частотная характеристика; /_гр — это та частота из­менения интенсивности светового потока, при которой интеграль­ная чувствительность уменьшается в -\/2 раз. Для кремниевых фотодиодов, работающих в фотодиодном режиме, граничная час­тота— порядка 10⁷ герц, т. е. их быстродействие велико и они практически безынерционны. Это способствует их успешному использованию для воспроизведения звука в кинематографии, а также в других областях.

Работа фотодиода в фотогальваническом режиме. В этом ре­жиме фотодиод работает без внешнего источника напряжения. В цепь фотодиода в этом случае включают только сопротивление нагрузки R_H (рис. 3.22, а). Рассмотрим сначала процессы, проис­ходящие в фотодиоде при разомкнутой внешней цепи (рис.

3.22, б). При отсутствии светового потока на электронно-дыроч­ном переходе создается потенциальный барьер. Под действием светового потока, падающего на область n-типа, в этой области генерируются пары электрон — дырка. Двигаясь хаотически во всех направлениях, часть образовавшихся носителей заряда под­ходит к р-п переходу, где дырки втягиваются в p-область внут­
ренним электрическим полем, созданным контактной разностью потенциалов, а электроны отталкиваются этим полем и остаются в и-области. Таким образом, в p-области происходит накопление дырок, заряжающих ее положительно, а в п-области — электро­нов, заряжающих ее отрицательно. Вследствие этого при разомк­нутой цепи между выводами от р- и n-областей создается разность потенциалов, называемая фотоэлектродвижущей силой £_ф. Чем больше световой поток, тем больше фото-э.д.с. Однако прямой пропорциональности между £_ф и Ф нет.

У/

При подключении нагрузки в цепи фотодиода под действием фото-э.д.с. протекает ток /ф, создающий падение напряжения на нагрузке = /_ф„. Таким образом фотодиод без внешнего ис­точника питания (непосредственно) преобразует световую энер­гию в электрическую.

Основные характеристики фотодиода в фотогальваническом режиме — это световые характеристики, которые представляют собой два вида зависимостей (рис. 3.22, в):

1) зависимость фото-э.д.с. от светового потока

£_Ф = /.(<*>);

2) зависимость фототока от светового потока при постоянной величине сопротивления нагрузки

/ф — h(Ф) при /?„ = const.

Первая зависимость выражается нелинейной характеристи­
кой: фото-э.д.с. растет с увеличением светового потока сначала быстро, а затем все медленнее (кривая /).

Зависимость тока /_ф от светового потока при разных значе­ниях сопротивления R_H представляет собой семейство световых характеристик (кривые 2), из которых световая характеристика при коротком замыкании нагрузки (/?„ = 0) строго линейна, а с увеличением сопротивления нагрузки характеристики все более искривляются; при больших величинах сопротивления нагрузки характеристики имеют пологую часть, отражающую область на­сыщения при больших значениях светового потока.

Нелинейность световых характеристик является недостатком фотодиода, работающего в фотогальваническом режиме при больших сопротивлениях нагрузки. В случае применения фото­диода в этом режиме для воспроизведения звука с фотографи­ческих фонограмм используют небольшие световые потоки, а сопротивлением нагрузки фотодиода является малое входное сопротивление транзисторного усилителя.

Из-за нелинейности световых характеристик чувствительность фотодиода в фотогальваническом режиме определяют по прира­щениям тока и светового потока:

5_ДИф = при Я_н = const.

При малых световых потоках чувствительность больше; с уве­личением светового потока она уменьшается. Чувствительность также зависит от сопротивления нагрузки: наибольшая чувстви­тельность фотодиода получается при коротком замыкании наг грузки. В этом случае чувствительность остается одинаковой при различной величине светового потока и определяется для любой точки характеристики как отношение /_ф/Ф. С ростом со­противления нагрузки чувствительность уменьшается.

Внутреннее сопротивление фотодиода в фотогальваническом режиме значительно меньше, чем в фотодиодном; напряжение, создаваемое фотодиодом на нагрузке, при одинаковом световом потоке в фотогальваническом режиме, тоже значительно меньше, чем в фотодиодном. Максимальная чувствительность, определяе­мая как ток, который можно получить на единицу светового потока, в обоих режимах практически одинакова.

В кинематографии фотодиоды применяются в транзисторной звуковоспроизводящей аппаратуре киноустановок как датчики сигнала с фотографических фонограмм: в передвижной аппара­туре — в фотогальваническом режиме, а в стационарной — в фотодиодном. Их преимуществами перед фотоумножителями, используемыми в ламповой звуковоспроизводящей аппаратуре, являются малые габариты и масса, большие чувствительность и механическая прочность, долговечность и надежность, низкие напряжения питания в фотодиодном режиме и возможность ис­пользовать их без внешнего источника питания в фотогальвани- ческом режиме.

В микроэлектронном исполнении фотодиоды используют в оп­тоэлектронике.

3.3.3. Фототранзисторы и фототиристоры

Фототранзистор — это фотоэлектронный прибор, имеющий транзисторную структуру, ток которого управляется световым по­током.

Простейший фототранзистор устроен подобно биполярному

Рис. 3.23. Фототранзистор: а — структура; б — условное графиче­ское обозначение; в — схема с общим эмиттером с включенной ба­зой; г — схема включения со свободной базой

транзистору р-п-р или п-р-п типа с двумя р-п переходами: эмиттерным и коллекторным. Базовый слой выполняется очень тонким. Кристалл помещается в корпус, имеющий прозрачное окно для облучения светом базовой области. Структура фото­транзистора, его условное графическое обозначение и схемы включения показаны на рис. 3.23.

Фототранзистор включается в цепь источника питания как обычный биполярный транзистор, так что на эмиттерном перехо­де действует прямое напряжение, а на коллекторном — обрат­ное. Чаще всего используют схему с общим эмиттером (рис.

3.23, в). Получили большое распространение также схемы со свободной базой, в которых цепь базы разомкнута, причем база может не иметь отдельного вывода (рис. 3.23, г).

Рассмотрим принцип действия фототранзистора р-п-р-типа в схеме со свободной базой (рис. 3.24). В части база — коллек­тор его можно рассматривать как фотодиод, а вместе с эмитте­ром он получает дополнительные усилительные свойства транзис­тора, что значительно увеличивает его чувствительность при пре­образовании световых сигналов в электрические, м При отсутствии светового потока через фототранзистор про­

текает очень малый темновой ток. Он обусловлен тем, что дырки, которые переходят из эмиттера в базу, частично доходят до коллекторного перехода и втягиваются коллектором. Небольшая величина этого тока объясняется тем, что в этом процессе заряд дырок в базе не компенсируется электронами, концентрация которых в базе мала, а пополнения электронов при разомкнутой цепи базы нет. Образующийся таким образом в л-области базы положительный объемный заряд дырок увеличивает потенциаль­ный барьер эмиттерного перехода и препятствует дальнейшему проникновению дырок из эмиттера в базу. В результате коли­чество дырок, инжектируемых эмиттером в базу, ограничивается,

Генерация пар

Рис. 3.24. Принцип действия фототранзистора (а) и его вольт-ампер­ные характеристики (б)

а следовательно, меньше их переходит в коллектор под действием приложенного к коллекторному переходу напряжения. Таким образом, темновой ток фототранзистора получается сравнитель­но малым.

При облучении базовой л-области светом в ней, как и в фо­тодиоде, за счет световой энергии разрушаются ковалентные связи и образуются электронно-дырочные пары. Дырки под дей­ствием приложенного напряжения переходят в коллектор, увели­чивая его ток по сравнению с темновым током, т. е. появляется фототок /_ф. Таким образом, в коллекторном переходе фототран­зистора между базой л-типа и коллектором р-типа происходят те же процессы, что и в фотодиоде.

Однако рассмотренными процессами принцип действия фото­транзистора не ограничивается, поскольку в нем имеется еще эмиттерный переход. Электроны, образованные фотонами света при разрушении ковалентных связей, накапливаются в базе л-ти- па около эмиттерного перехода и понижают его потенциальный
барьер. В результате резко увеличивается количество дырок, ин­жектируемых из эмиттера в базу, которые движутся к коллек­торному переходу и через него — в коллектор. За счет этих ды­рок в цепи коллектора появляется составляющая тока /_к\ а об­щий ток коллектора возрастает, причем в гораздо большей сте­пени, чем за счет дырок, образованных в базе фотонами при попадании светового потока. Здесь сказываются усилительные свойства транзистора: в схеме с общим эмиттером ток усиливает­ся в р раз, где р = h_{2] э}.

На рис. 3.24, а темновой ток /_т показан пунктирными стрелка­ми, фототок /_ф — тонкими сплошными, а ток /к — толстыми сплошными. Общий ток коллектора /_к фототранзистора, вклю­ченного по схеме с общим эмиттером и свободной базой, опре­деляется как сумма трех составляющих:

/к = К -Ь /ф -f- /_т-

Подставив значение /_к' = р/ф, получим:

/_к = р/ф -J- /ф -J- /т-

Или окончательно:

/к = (Р -+- 1) /ф /т.

Таким образом, в фототранзисторе наряду с появлением фо­тотока происходит его усиление, за счет чего он имеет гораздо большую интегральную чувствительность, чем фотодиод.

Чувствительность фототранзистора определяется как отноше­ние изменения тока коллектора к вызвавшему его изменению светового потока при свободной базе и коротком замыкании нагрузки:

5_д„ф = при /_б = 0; R_H = 0.

Чувствительность фототранзисторов составляет сотни милли­ампер на люмен.

Важный параметр фототранзистора — коэффициент усиления по фототоку /Сф, который определяется как отношение тока кол­лектора освещенного фототранзистора со свободной базой к фо­тотоку коллекторного р-п перехода при отключенном эмиттере при той же величине светового потока:

/С_ф = при Ф = const.

1 ф

Коэффициент усиления /(_ф можно определить по формуле: Кф = 1 + Р = 1 h21э\

/С_ф составляет десятки и сотни единиц.

Основные характеристики фототранзистора — вольт-амперные и световые.

Вольт-амперная характеристика фототранзистора — это зави­симость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при постоянном световом потоке (рис. 3.24, б):

/к = / (U™) при Ф == const.

Вольт-амперные характеристики фототранзистора по виду аналогичны выходным характеристикам обычного биполярного транзистора, но постоянной величиной, при которой снимается каждая характеристика, будет не ток базы, а световой поток. От вольт-амперных характеристик фотодиода они отличаются масштабом оси токов (ток фототранзистора гораздо больше) и тем, что все характеристики выходят из начала координат, т.е. при и_кэ = О /_к = 0. Чем больше световой поток, тем выше распо­лагаются характеристики.

Световые характеристики фототранзистора линейны и имеют такой же вид, как характеристики фотодиода, работающего с внешним источником питания.

Спектральные характеристики зависят от материала и приме­сей и перекрывают видимую и инфракрасную часть спектра.

Граничная частота биполярных фототранзисторов составляет 10⁵ Гц.

В схеме использования фототранзистора с включенной цепью базы (см. рис. 3.23, в) происходят такие же процессы, как в схеме со свободной базой. При наличии цепи базы появляется дополнительная возможность управлять током коллектора путем изменения тока базы и расширяется область применения фото­транзисторов: наряду с преобразованием слабых световых сигна­лов в электрические и их усилением внутри фототранзистора можно суммировать их с электрическими сигналами, поступаю­щими в цепь базы и усиленными фототранзистором как обычным биполярным транзистором.

Помимо биполярных фототранзисторов разработаны полевые фототранзисторы с управляющим р-п переходом. Они имеют бо­лее высокую чувствительность — до нескольких ампер на люмен, допускают большую мощность; граничная частота их — до 10⁷— 10⁸ Гц.

Фототранзисторы наряду с_ч фоторезисторами и фотодиодами находят применение в различных областях, в том числе и в мик­роэлектронике — в качестве фотоприемников совместно со свето­диодами, являющимися фотоизлучателями.

Фототиристор — фотоэлектронный прибор, имеющий четырех­слойную структуру с двумя выводами (рис. 3.25, а). Его услов­ное графическое обозначение показано на рис. 3.25, б.

Фототиристор, как и обычный полупроводниковый тиристор,

г

имеет структуру р-п-р-п и три р-п перехода, из которых краиние П\ и П₃ включены в прямом направлении, а средний — Я₂— в обратном. Величина напряжения на фототиристоре выбирается так, что при отсутствии светового потока он закрыт. В отличие от обычного тиристора напряжение включения фототиристора зависит не от тока управления, а от светового потока. Фототи­ристор устроен так, что свет падает на внутренние слои р₂ и п_х, в которых за счет энергии фотонов происходит образование пар электрон — дырка. Дырки из области п\ переходят в область р₂, в электроны — из области р₂ в область п\ под действием об-

Генерация пар

Рис. 3.25. Фототиристор: а — структура и схема включения; б — условное графическое обозначение; в — вольт-амперные характеристики

ратного напряжения на коллекторном переходе Я₂. При этом возрастает ток через этот переход, следовательно, увеличивается ток / во внешней цепи. При определенной величине тока фото­тиристор включается. Чем больше световой поток Ф, тем меньше напряжение и_вкл, при котором включается фототиристор.

Вольт-амперные характеристики фототиристора аналогичны вольт-амперным характеристикам обычного тиристора (рис. 3.25, в), но каждая из них соответствует определенному постоян­ному значению светового потока:

/ = f(U) при Ф = const.

При переходе из закрытого состояния в открытое сопротивле­ние фототиристора уменьшается от сотен мегаом до десятых до­лей ома; это происходит практически мгновенно — в течение мил­лионных долей секунды. Фототиристоры используют для комму­тации электрических цепей большой мощнрсти при помощи све­товых сигналов.

Система обозначения фотоэлектронных приборов. Электровакуумные фото­умножители обозначают тремя буквами — ФЭУ — и числом, определяющим коли-

чество динодов во вторично-электронном умножителе; например, ФЭУ-1 —одно­каскадный фотоумножитель, ФЭУ-18 — фотоумножитель многокаскадный, имею­щий 18 динодов.

Полупроводниковые фотоэлектронные приборы имеют в системе обозначений четыре элемента:

первый элемент — две буквы, определяющие группу прибора по принципу действия: ФР — фоторезисторы, ФД — фотоэлектронные прибор.ы с р-п перехода­ми, ФУ — приборы с р-п переходами и внутренним усилением;

второй элемент — буква, определяющая исходный материал, из которого изготовляется прибор: К — кремний, Г — германий;

третий элемент — число от 001 до 999 — порядковый номер разработки при­бора;

четвертый элемент — буква, определяющая подгруппу прибора: Б — биполяр­ный фототранзистор, У — полевой (униполярный) фототранзистор, Т — фото­тиристор.

Примеры обозначений: ФДК9 — фотодиод кремниевый, порядковый номер разработки 9, ФДК155 — то же, порядковый номер разработки 155.

Контрольные вопросы

1. На чем основан принцип действия фоторезистора?

2. Объясните процессы, происходящие в фотодиоде при работе в фотодиодном режиме, и его вольт-амперные характеристики.

3. Объясните процессы, происходящие в фотодиоде при работе в фотогальвани- ческом режиме.

4. Нарисуйте и объясните световые характеристики фотодиода в фотодиодном и фотогальваническом режиме и назовите его основные параметры.

5. Объясните принцип действия и вольт-амперные характеристики фототран­зистора и фототиристора.

Глава 3.4.

СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЕ ДИОДЫ

3.4.1. Устройство и принцип действия светодиода

Светоизлучающий диод (светодиод) — это полупроводнико­вый прибор с одним р-п переходом, в котором осуществляется непосредственное преобразование электрической энергии в энер­гию светового излучения.

Светодиоды предназначены для использования в устройствах визуального представления информации, а также в качестве све­тоизлучающего элемента в оптоэлектронных устройствах.

Принцип действия светодиода основан на излучении света р-п переходом некоторых полупроводников, вызываемом реком­бинацией электронов и дырок при прохождении прямого тока.

Светодиод имеет двухслойную структуру (рис. 3.26, а). Процессы, происходящие в р-п переходе при отсутствии внешнего напряжения и при прямом напряжении, такие же, как в обычном полупроводниковом диоде, но главную роль в светодиоде играют процессы рекомбинации, на рассмотрении которых следует оста­новиться подробно. Как известно, в собственных и примесных

г

полупроводниках наряду с генерацией электронно-дырочных пар (за счет поглощения дополнительной энергии) происходят обрат­ные процессы — рекомбинации электронов и дырок с выделением квантов энергии.

В большинстве полупроводников, в том числе в германии и в кремнии, выделяемая при рекомбинации энергия в основном превращается в тепловую, а излучаемая энергия мала; излучение из-за малой ширины запрещенной зоны находится в невидимой части спектра. В этом случае рекомбинация носит название безызлучательной.

Рис. 3.26. Структура светодиода (а) и энергетическая диаграмма, поясняющая его принцип действия (б)

а

Валентная зона б

В некоторых полупроводниках, имеющих большую ширину запрещенной зоны А\^₃, например арсениде галлия (1,5 эВ), фос­фиде галлия (2,2 эВ), карбиде кремния (2,5—3 эВ) и других, ре­комбинация сопровождается выделением квантов света (фото­нов), т. е. является излучательной.

При отсутствии внешнего напряжения на светодиоде интен­сивность рекомбинаций настолько незначительна, что излучение р-п перехода не наблюдается. Обычно светодиоды изготовляют с несимметричным р-п переходом: концентрация дырок в р-облас­ти значительно превышает концентрацию электронов в я-области.

При включении источника прямого напряжения через р~п пе­реход проходит большой ток за счет инжекции дырок из р-об­ласти в л-область. В результате я-область вблизи р-п перехода насыщается дырками, происходит интенсивная их рекомбинация с электронами, сопровождающаяся в рассматриваемых полупро­водниках излучением света. Интенсивность излучения пропорци­ональна количеству носителей заряда, инжектированных через р-п переход. Поэтому светодиоды называют инжекционными. Для увеличения яркости свечения необходимо увеличивать прямой ток через светодиод. Чтобы обеспечить достаточную яркость из-

лучения, требуется создать плотность тока порядка 30 А/см, а поскольку площадь р-п перехода очень мала, то прямой ток составляет обычно 5—100 мА.

Свечение, излучаемое р-п переходом светодиода, связано с энергетическими процессами и может быть объяснено с помощью диаграммы энергетических уровней. В результате инжекции в л-область неосновных для нее носителей заряда и большого количества в ней основных носителей получается значительное число электронов проводимости и дырок. На энергетической диаграмме это соответствует заполнению нижних уровней зоны проводимости электронами и появлению в верхней части валент­ной зоны не занятых электронами уровней — дырок (рис. 3.26, б). Такое состояние неустойчиво, поэтому непрерывно происходит процесс обратного перехода электронов из зоны проводимости на свободные уровни валентной зоны, т. е. рекомбинация электронов и дырок. Выделяющаяся при этом энергия для каждого случая рекомбинации равна разности энергий, соответствующих уровню, на котором электрон был в зоне проводимости, и уровню, на ко­торый он перешел в валентной зоне.

Из энергетической диаграммы видно, что выделяющаяся при рекомбинации энергия может иметь значения только в пределах от ширины запрещенной зоны AW₃ до величины AW₃ -f- 26W, где SW — ширина заполненной части зоны проводимости и, соот­ветственно, свободной части валентной зоны. В то же время вы­деляющийся при рекомбинации квант с энергией от A W₃ до AUP₃ + 26 UP не может быть поглощен электроном валентной зо­ны, так как для перехода его с занимаемого им уровня в валент­ной зоне на свободный уровень в зоне проводимости он должен получить энергию, превышающую величину AW₃-\-2bW.

Из-за того что на верхних уровнях валентной зоны нет электронов, а нижние уровни зоны проводимости заняты, переход электронов из валентной зоны в зону проводимости за счет энер­гии кванта, выделяющейся при рекомбинации, невозможен; эта энергия не поглощается электронами прилежащих к р-п переходу слоев, а выделяется в пространство в виде фотонов лучистой энергии. Частота излучения соответствует энергии фотона в уз­ком диапазоне — от AW₃ до AW₃ + 26W.

Пусть энергия фотона равна энергии AW₃. Тогда h\ — ДW₃, откуда

Д^з ^v h ’

Учитывая, что длина волны Л, = —^, получим:

, ch

~ AW₃’

где с — скорость света; h — постоянная Планка.

Следовательно, длина волны излучения тем меньше, чем боль­ше ширина запрещенной зоны.

При этом наблюдается свечение определенного цвета, завися­щего от материала светодиода. Различные типы светодиодов могут дать красное, оранжевое, желтое, зеленое, голубое свече­ние, а также инфракрасное излучение, позволяя перекрыть диа­пазон длин волн от 0,45 до 0,9 мкм.

Часть фотонов, испускаемых р-п переходом при рекомбина­ции, не выходит из кристалла во внешнее пространство, а пре-

Рис. 3.27. Устройство светодиода: а — плоская конструкция; б — полусферическая конструкция; в — условное графическое обозначение; г — внешний вид

терпевает отражение от его поверхности и поглощается затем в объеме полупроводника. Отношение числа излученных во внеш­нее пространство фотонов к числу неосновных носителей заряда, инжектированных через р-п переход, называется квантовой эф­фективностью излучения, или квантовым выходом. Квантовый выход составляет 0,1—0,3 %.

Структура и конструкция простейшего светодиода, а также его условное графическое обозначение показаны на рис. 3.27. В кристалле сложного полупроводника создаются области п-типа и р-типа, на которых имеются невыпрямляющие контакты для присоединения наружных выводов. Кристалл помещается в кор­пус с прозрачным окном, через которое от р-п перехода исходит излучение; в окно может быть вставлена линза.

3.4.2. Характеристики и параметры светодиодов

Основными характеристиками светодиода являются вольт-ам- перная, яркостная и спектральная.

Вольт-амперная характеристика имеет такой же вид, как для обычного полупроводникового диода, но используется только ее прямая ветвь (рис. 3.28, а):

/пр = /(Цр).

Отличается она большим падением напряжения на светодиоде

в прямом направлении (3—6 В) из-за большей ширины Д№₃.

Яркостная, или люкс-амперная, характеристика представляет собой зависимость яркости свечения В от проходящего через све­тодиод тока (рис. 3.28, б):

В = /(/).

Начальный участок этой характеристики нелинейный: при токе меньше порогового /_пор яркость свечения очень мала и мед­ленно возрастает с увеличением тока (практически люминесцен-

Рис. 3.28. Характеристики светодиода; а — вольт-амперная; б — яркостная;

в — спектральные

ция очень слабая). Этот участок не используется при работе све­тодиода. С увеличением тока от порогового значения характе­ристика имеет большой линейный участок, являющийся рабочим. На этом участке существует пропорциональность между яр­костью свечения и током.

Изменение яркости свечения, приходящееся на единицу из­менения тока, называют чувствительностью по яркости Во.

На линейном рабочем участке яркостной характеристики чув­ствительность по яркости во всех точках одинакова и определяет наклон рабочего участка характеристики.^горизонтальной оси.

Спектральная характеристика светодиода — это зависимость яркости излучения от длины волны излучаемого света (рис.

3.28, в). По вертикальной оси обычно откладывают относитель­ную яркость В/Вмакс в процентах от максимальной.

Длина волны, на которой светодиод дает максимум излуче­ния, зависит от материала: для светодиодов на основе фосфида галлия, дающих красное и красно-оранжевое свечение, максимум соответствует длине волны 0,68 мкм; для светодиодов, дающих зеленое свечение, — 0,54 мкм; для светодиодов на основе карби­
да кремния с желтым свечением — 0,6 мкм, с желто-оранжевым свечением — 0,625 мкм.

Дата добавления: 2015-10-21