Презентация
Читать

Презентация "Основы электроники. Фотодиоды."

Cкачать презентацию: Презентация "Основы электроники. Фотодиоды."

    Ничего не найдено.
Click here to cancel reply.

Презентация по слайдам:


Слайд #1

Светодиоды

Слайд #2

Определение светодиода
Светодиод, или светоизлучающий диод (СИД) – это полупроводниковый диод на основе p–n перехода, излучающий кванты света при протекании через него прямого тока.

Слайд #3

Светодиод
Принцип действия светодиодов основан на использовании явления излучательной рекомбинации. Когда через p–n-переход протекает прямой ток, то при этом происходит рекомбинация носителей, т.е. заполнение свободного энергетического уровня в валентной зоне электроном, находящимся в зоне проводимости, что, естественно, сопровождается выделением энергии.

Слайд #4

Светодиод

Слайд #5

Светодиод
По характеристике излучения светодиоды разделяют на две группы:

Светодиоды с излучением в видимой части спектра;

Светодиоды с излучением в инфракрасной части диапазона.

Слайд #6

Светодиод
Конструктивное оформление светодиодов также различное, однако, чаще всего они выполняются в виде монокристалла полупроводника, в котором создан p–n-переход; кристалл вмонтирован в стеклянный корпус-линзу, свободно пропускающую излучаемый свет

Слайд #7

Светодиод

Слайд #8

Светодиод
Светодиоды могут иметь несколько p–n-переходов, расположенных на одном монокристалле. В зависимости от их включения или режима работы они излучают в различных областях спектра и имеют управляемый цвет свечения. При этом используются или зависимость интенсивности отдельных частот излучения от тока p–n-перехода, или смешение излучений двух светодиодов, имеющих свечение разного цвета.

Слайд #9

Светодиод
Наибольшее распространение получил случай, когда на кристалле полупроводника созданы два p–n-перехода.

Слайд #10

Светодиод
Примеси подобраны таким образом, что один переход излучает свет красного цвета, а другой – зеленого. При их смешивании получается желтый цвет. В структуре имеется три (1, 2, 3) вывода, что позволяет через каждый p–n-переход пропускать свое значение тока. Изменяя токи переходов, удается менять цвет излучения от желто-зеленого до красно- желтого оттенка, а также получать чистые красный и зеленый цвета.

Слайд #11

Светодиод

Слайд #12

Светодиод
Комбинируя включение отдельных переходов, можно получить изображение светящейся цифры, буквы или знака. Для этого на базе светодиодов выпускаются знакосинтезирующие индикаторы, например цифровые, которые могут быть одноразрядными (рис. в) и многоразрядными (рис. г). В сегментных знакосинтезирующих индикаторах каждый сегмент выполнен в виде отдельного светодиода. Для высвечивания цифр от нуля до девяти необходимо иметь по меньшей мере семь сегментов (рис. д).

Слайд #13

Светодиод
Низкое напряжение питания, малые токи, миниатюрность, долговечность, высокое быстродействие – основные достоинства светодиодных индикаторов отображения информации.
Долгое время развитие светодиодов сдерживалось отсутствием приборов, излучающих в синем диапазоне. Попытки реализовать синие и зелёные светодиоды были связаны с использованием кристаллов нитрида галлия GaN и селенида цинка ZnSe.

Слайд #14

Светодиод
Впоследствии в разработке синих светодиодов участвовали отечественные и зарубежные ученые.

Слайд #15

Светодиод
Первый коммерческий синий светодиод был сделан Шуджи Накамурой (Shuji Nakamura) (Nichia Chemical Industries, Япония) в начале 1994 года на основе гетероструктуры InGaN/AlGaN с активным слоем InGaN, легированным Zn.

Слайд #16

Светодиод
Создание синих светодиодов сделало возможным получение светодиодов белого свечения. Существует четыре способа получения белых светодиодов, каждый из которых имеет свои достоинства недостатки.

Смешение излучения светодиодов трёх или более цветов. Белый свет получается путем смешивания в определённой пропорции излучения красного, зелёного и синего светодиодов.

Слайд #17

Светодиод

Слайд #18

Светодиод
Для каждого из светодиодов можно подобрать значения тока, соответствующие максимуму его внешнего квантового выхода излучения (число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару «электрон – дырка»). Однако при этих токах и напряжениях интенсивности каждого цвета не будут соответствовать значениям, необходимым для создания белого цвета. Добиться этого можно путем изменения числа светодиодов каждого цвета, при этом источник состоит из многих диодов. На практике данный способ неудобен, т.к. необходимо иметь несколько источников различного напряжения, множество контактов, а также устройства, смешивающие и фокусирующие свет используемых светодиодов.

Слайд #19

Светодиод

Слайд #20

Светодиод
Смешение синего излучения светодиода с излучением жёлто-зелёного люминофора либо зелёного и красного люминофоров. Эти два способа наиболее простые в настоящее время наиболее экономичны. Получение белого света при помощи кристалла синего светодиода и нанесённого на него слоя жёлтого люминофора. Состав кристалла подбирается так, чтобы его спектр излучения соответствовал спектрам возбуждения люминофоров. Люминофор наносится таким образом, что часть голубого излучения возбуждает люминофор, а часть проходила без поглощения. Толщина люминофора, форма держателя и пластикового купола подбираются так, чтобы излучение имело белое свечение в нужном телесном угле.

Слайд #21

Светодиод
Смешение излучения трёх люминофоров (красного, зелёного и голубого), возбуждаемых ультрафиолетовым светодиодом. Данный способ использует технологии и материалы, которые разрабатывались для люминесцентных ламп. Однако этот способ связан с потерями энергии при преобразовании света от диода в люминофорах, а также эффективность источника излучения уменьшается, т.к. разные люминофоры имеют разные спектры возбуждения люминесценции (электромагнитное нетепловое излучение, обладающее длительностью, значительно превышающей период световых колебаний), не точно соответствующие ультрафиолетовому спектру излучения светодиода.

Слайд #22

Светодиод

Слайд #23

Светодиод
Светоотдача (световой поток на единицу потребляемой мощности) белых светодиодов ниже, чем у светодиодов с узким спектром излучения, потому что в них происходит двойное преобразование энергии, часть её теряется в люминофоре. В настоящее время светоотдача лучших белых светодиодов доходит до 65…75.

Слайд #24

Светодиод

Слайд #25

Светодиод
Светодиоды кроме высокой светоотдачи, малого энергопотребления и возможности получения любого цвета излучения имеют и ряд других замечательных свойств.

Отсутствие нити накала благодаря нетепловой природе излучения светодиодов обусловливает длительный срок службы. Производители светодиодов декларируют срок службы до 100000 часов. У ламп накаливания средний срок службы составляет 1000 часов, у люминесцентных в большинстве случаев срок службы ограничивается 10...15000 ч. Отсутствие стеклянной колбы у светодиодов определяет очень высокую механическую прочность и надежность.

Слайд #26

Светодиод
Малое тепловыделение и низкое питающее напряжение гарантируют высокий уровень безопасности, а безынерционность делает светодиоды незаменимыми, когда нужно высокое быстродействие. Сверхминиатюрность и встроенное светораспределение определяют другие, не менее важные достоинства. Световые приборы на основе светодиодов оказываются компактными и удобными в установке.

Не следует забывать об экологичности светодиодов (отсутствии у них ртутьсодержащих компонентов по сравнению с люминесцентными лампами), а также отсутствии электромагнитных излучений и помех, что крайне важно в современных условиях ужесточения экологических норм.

Слайд #27

Светодиод
Единственный недостаток светодиодов на сегодняшний день – их цена. Пока что один люмен, излучённый светодиодом, стоит в 100 раз выше, чем галогенная лампа.

Слайд #28

Светодиод
Во всех устройствах, требующих передачи информации знаками определенного цвета: автодорожных и железнодорожных светофорах, панелях управления в автомобилях и самолетах, задних огнях автотранспорта, дорожных световых табло, фонарях аэродромных полос, цветовые характеристики светодиодов имеют существенные преимущества перед обычными лампами. Они не требуют цветных светофильтров; они лучше различимы глазом, поскольку близки к монохроматическим источникам света. Как источники «цветного» света светодиоды давно обогнали лампы накаливания со светофильтрами. Так, световая отдача лампы накаливания с красным светофильтром составляет всего 3 лм/Вт, в то время как красные светодиоды сегодня дают 50 лм/Вт и более.

Слайд #29

Светодиод
https://ok.ru/video/2306409971