Светодиоды Фотодиоды Оптроны.

Светодиоды относятся к светоизлучающим приборам, которые подразделяются на группы: светодиоды, лазеры, электролюминесцентные излучатели. Эти приборы содержат ЭДП и относятся к фотогальваническим элементам.

Полупроводники в светодиодах подобраны так, что если светодиод включить в прямом направлении, то инжектируемые подвижные носители заряда интенсивно рекомбинируют в прилегающих к ЭДП областях и в самом ЭДП. Носители переходят на более низкие энергетические уровни. Освобождающаяся энергия выделяется в виде тепла и света. К таким полупроводникам относятся арсенид галлия, фосфид галлия, карбид кремния и др. Цвет излучения зависит от материала примесей. Для увеличения светового потока поверхность ЭДП выполняют в виде полусферы. Созданы светодиоды меняющегося цвета, которые имеют два ЭДП,один из которых светится красным, второй зеленым цветами. Меняя токи через ЭДП, т.е. меняя интенсивность свечения каждого из них, получают различные оттенки цветов (АЛС331А). Ток ЭДП обычно не превышает 20 мА. Цифрознаковые индикаторы (светодиодные матрицы).

В фотодиодах используется зависимость обратного тока ЭДП от освещенности. Фотодиоды могут использоваться в фотогальваническом и фотодиодном режимах. Фотогальванический эффект заключается в том, что в освещенном p - n -переходе часть валентных электронов получает энергию достаточную для их перехода зону проводимости. В обеих областях ЭДП возрастает количество основных и неосновных носителей. Возникает фото-ЭДС, которую можно использовать в качестве энергии (солнечные батареи). Фото-ЭДС у селеновых и кремниевых фотодиодов составляет 0,5…0,6 В, а у арсенидогаллиевых—до 0,87 В.

При работе в фотодиодном режиме на фотодиод подается обратная полярность и фототок является функцией освещенности. Фототок зависит от сопротивления нагрузки и напряжения внешнего источника.

Преимущество фотодиодов перед фоторезисторами заключается в в более высоком быстродействии (в 100 и более раз).

Фототранзисторы имеют структуру транзистора и потому обеспечивают усиление. Обычно ФТ включается по схеме с ОЭ. Через его коллекторный переход при отсутствии освещения проходит темновой ток. При освещении базы в ней происходит генерация дополнительных электронов и дырок. Дырки диффундируют и втягиваются полем коллекторного перехода в коллектор. Электроны снижают потенциальный барьер эмиттерного перехода.увеличивая ток коллектора. Фототранзисторы по сравнению с фотодиодами обладают большими токами. Полевые фототранзисторы обладают большими токами, быстродействием.полосой пропускания.

Оптроны (оптопары): светодиод—фотодиод; светодиод—фототранзистор; фотодиод—фоторезистор; фотодиод—фототиристор. Важной особенностью оптронов является усиление по току, напряжению и мощности. Основное применение—развязка электрических цепей.