Podstawy Elektroniki

Dioda LED

Przyrządy optoelektroniczne emitują promieniowanie w zakresie światła widzialnego, podczerwieni oraz ultrafioletu. Zasada działania diody LED polega na zjawisku rekombinacji nośników ładunku. Do zjawiska dochodzi w półprzewodniku, gdy elektrony podczas przejścia z wyższego poziomu elektrycznego na niższy zachowują swój pęd. Przejście to nazywa się przejściem prostym. W trakcie przejścia z wyższego poziomu na niższy energia elektronu zamienia się na kwant promieniowania elektromagnetycznego. Tego typu przejścia są możliwe w półprzewodnikach, gdzie znajduje się prosty układ pasmowy. W takich przewodnikach elektron ma taką samą wartość pędu zarówno w minimum pasma przewodnictwa, jak i w wierzchołku pasma walencyjnego. Do najważniejszych parametrów diody LED należą między innymi: sprawność kwantowa, skuteczność świetlna, długość fali emitowanego światła, szerokość widmowa, moc wyjściowa, częstotliwość graniczna, czas narastania, czas opadania, maksymalny prąd przewodzenia zasilający mierzony w miliamperach oraz maksymalne napięcie wsteczne, które wynosi do kilku woltów. Półprzewodnikiem, który charakteryzuje się takimi przejściami jest arsenek galu. Jest on głównie wykorzystywany do produkcji źródeł promieniowania. W krzemie oraz w germanie mamy do czynienia z przejściami skośnymi. Luminescencja polega na emitowaniu przez daną materię promieniowania elektromagnetycznego. Emisja takiego promieniowania jest możliwa przy pomocy czynnika aktywującego. Promieniowanie to dla pewnych długości fal jest wyższe niż promieniowanie temperaturowe. W diodzie LED zachodzi elektroluminescencja.

Podobne artykuły

Zróżnicowanie promieniowania LED
Arsenek galu emituje podzcerwień, fosforek galu emituje barwę zieloną, czerwoną oraz żółtą, fosforo-arsenek galu emituje barwę czerwoną, pomarańczową oraz żółtą, galo-arsenek glinu emituję barwę czerwoną oraz podczerwień, a azotek galu emituje barwę niebieską oraz białą. Średni prąd przewodzenia zależy od typu diody, ale nie powinien przekraczać wartości rzędu od 20 do 1500 miliamperów. Wartość prądu przewodzenia ogranicza się za pomocą rezystora, który jest odpowiednio dobierany. Rezystor ten jest podłączony szeregowo do diody. Prąd można także ograniczyć przy pomocy stabilizatora prądu. Takie stabilizatory stosuje się przede wszystkim do diod o dużej mocy. Do zalet diod LED zaliczamy między innymi: mały pobór prądu, małą wartość napięcia zasilającego, dużą sprawność, małe straty energii, małe rozmiary, dużą trwałość oraz dużą wartość luminacji. Znane są różne rodzaje diod LED. Dioda typu IR emituje promieniowanie podczerwone i wykorzystuje się ją w łączach światłowodowych oraz w urządzeniach zdalnego sterowania. Dioda typu HBLED posiada wysoką jasność świecenia. Stosuje...

Dioda RGBA LED
Dioda typu RGBA LED jest taką samą diodą co RGB LED, ale posiada dodatkowe rozszerzenie o barwę bursztynową. Dioda typu RGBW LED jest również diodą typu RGB LED, ale z dodatkowym rozszerzeniem o barwę białą. Dioda typu warm white LED generuje białe światło ciepłe. Dioda typu neutral white LED generuje światło białe neutralne. Dioda typu cool white LED generuje światło białe zimne. Dioda typu High Power LED jest diodą o wysokiej mocy. Żeby mogła odpowiednio pracować wymaga odpowiedniego chłodzenia oraz źródła prądowego do zasilania. Białe diody z tego typu posiadają emiter wielkości jednego milimetra kwadratowego. Jasność ich wynosi 100 lm przy prądzie 350 miliamperów i przy pobieranej mocy o wartości jednego wata. Diody laserowe to tak zwany laser półprzewodnikowy. Jego czynnym obszarem jest półprzewodnik, który ma postać złącza p-n. Obszar czynny lasera jest pompowany poprzez prąd elektryczny. Największe znaczenie lasery te maja w fotonice. Warunkują to małe rozmiary, wysokie...

Diody laserowe
Układem zasilającym diod laserowych jest sterowane źródło prądowe. Układ ten dostarcza diodzie prąd. Wielkość tego prądu zależy od prądu, który płynie przez fotodiodę. Istniejące tutaj ujemne sprzężenie zwrotne sprawia, że im więcej światła emituje laser, tym mniejszym prądem jest on zasilany. Lasery półprzewodnikowe emitują promieniowanie spójne. Lasery możemy podzielić na dwa rodzaje: lasery półprzewodnikowe złączowe, czyli diodowe oraz lasery półprzewodnikowe bezzłączowe, które są wykonane z jednego materiału. W laserach złączowych wyróżniamy następujące obszary czynne: struktura homozłączowa, struktura monoheterozłączowa, struktura biheterozłączowa, studnia kwantowa, druty kwantowe oraz kropki kwantowe, a natomiast w laserach bezzłączowych obszarem czynnym jest struktura lasera kaskadowego. Wśród laserów półprzewodnikowych wyróżniamy następujące lasery: laser o emisji krawędziowej, laser o emisji powierzchniowej, niebieski laser oraz laser UV. Laser o emisji powierzchniowej jest rodzajem lasera złączowego i dzielimy go na dwa rodzaje. Jest to laser PCSEL z poziomą wnęką rezonansową oraz laser VCSEL z pionową wnęką rezonansową. Laser VCSEL ma szereg...

Lasery
Laser diodowy posiada także kilka wad. Wśród tych wad możemy wymienić na przykład dużą oporność ciepłą, dużą oporność elektryczna czy też wzbudzanie się modów radialnych. Niebieski laser półprzewodnikowy jest zbudowany na półprzewodniku złożonym z azotku galu. Lasery niebieskie mają zastosowanie między innymi w optycznym zapisie i odczycie informacji Blu-ray oraz HD DVD, w szybkim druku laserowym, w wyświetlaczach oraz telewizjach laserowych, w diagnostyce medycznej oraz w urządzeniach fotolitograficznych. Ogólnie diody laserowe wykorzystywane są w napędach CD, DVD, Blu-ray, XDCAM, we wskaźnikach laserowych oraz w łączności światłowodowej. Typem diody półprzewodnikowej jest także fotodioda. Dioda ta pracuje jako fotodetektor. Fotodiody wykonane są jako złącza p-n lub jako złącza p i n. Fotony, które padają na złączę są pobierane w skutek czego są przenoszone do pasma przewodnictwa i dalej powstaje para elektron-dziura. Elektrony swobodne są przyciągane do obszaru n, a dziury są przyciągane do obszaru p. Wraz ze wzrostem strumienia cieplnego wzrasta prąd...