Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
приведены схемы конструкций различных светодиодных источников [2].
Источник содержит кристалл со светодиодом и пластмассовую линзу, которая
обычно окрашивается с целью усиления контраста и фильтрации излучения.
Источники, показанные на рис. 16, а и б, выполнены на базе обычных
транзисторных и диодных корпусов. В источнике, изображенном на рис. 16,
в, используется базовый держатель в виде металлических проводников, на
которых размещены светодиод и последовательное сопротивление.
Пластмассовая линза задает диаграмму направленности и угол зрения
прибора. Конструкция корпуса на рис. 16, г удовлетворяет требованиям для
размещения прозрачных светодиодных кристаллов, например, таких, как GaP,
которые излучают через все пять своих граней.
На рис. 17 приведены основные форматы светодиодных дисплеев. Для
отображения цифр от 0 до 9 обычно применяются 7-сегментные дисплеи или
светодиодные матрицы с числом элементов 3 X 5. В алфавитно-цифровых
дисплеях (0 - 9 и А - Z) используются форматы, содержащие 14 сегментов
или 5x7 элементов. Дисплеи можно изготавливать на базе интегральной
технологии так же, как кремниевые монолитные схемы, или используя
гибридную сборку, в ходе которой на отражателе формируются сегменты из
отдельных светодиодных чипов.
Светодиоды могут использоваться в оптронах, которые обеспечивают
электрическую развязку между входным или управляющим сигналом и выходом
[2, 3]. На рис. 18, а показана схема оптрона, содержащего светодиод в
качестве источника света и фотодиод в качестве детектора. Излучение,
генерируемое светодиодом при подаче на него входного электрического
сигнала, детектируется фотодиодом. Затем излучение вновь преобразуется р
электрический сигнал в виде тока, который протекает через сопротивление
нагрузки. Типичное значение коэффициента пре*
Светодиоды и полупроводниковые лазеры
289
Катод
(-)
Цветная пластмассовая линза
Стеклянное окно
Металлический корпус
Металлический держатель
Стеклянный изолятор
Лнод
Н
Светодиод
\
Цветная Пластмассовая линзе
Катод вя, (~) Щ
Стеклянный
изолятор
а
Сдетодиод
Катод
(~)
Сопротивление
Пластмассовая у линза
Металлический \держатель
- Ободок
Катод
Инод
Металлический
держатель
'Отражатель 4Светодиод 'ч Пластмассовая линза
6
Рис, 16, Схемы конструкций некоторых светодиодных излучателей [2].
тяя
шит
м"
asa
шшя твя
а
Рис. 17. Форматы цифровых и буквенных светодиодных дисплеев.
а -7-сегментный (цифровой); б матричный 3X5 (цифровой); в 14-сегментный
(алфавитно-цнфри вой); г-матричный (алфавитно Цифровой).
Ю Зи С.
О-
290
Глава 72
Светодиод
Фотодиод
Входной сигнал
Изолированный l выходной канал
Светодиод
Фотодиод
канал
в
Рис. 18. Оптроны (2J,
а - схема; б - оптрон с высоким коэффициентом преобразования; в - оптрон,
рас-^ положенный на одной контактной площадке,
образования по току 1%И\ составляет ~10-3. Для усиления коэффициента
преобразования в оптронах в качестве детекторов используются
фототранзисторы, при этом отношение токов может быть повышено до 0,1 i 1.
На рис. 18, в показана оптронная структура, размещенная в одном корпусе.
В таких приборах осуществляется оптическая передача сигналов со скоростью
света и обеспечивается электрическая изоляция, так как отсутствует
обратная связь с выхода на вход.
Светодиоды и полупроводниковые лазеры
291
12.3.2. Инфракрасные светодиоды
Инфракрасные светодиоды, как и светодиоды видимого излучения, имеют
различную конфигурацию (рис. 10 и 11). На рис. 13 среди других спектров
приведен также спектр излучения светодиода на основе GaAs. Этот
инфракрасный источник в настоящее время обладает наибольшей
эффективностью электролюминесценции в основном благодаря тому, что среди
всех прямозонных полупроводников GaAs является технологически наиболее
освоенным. Одним из важных применений диодов на основе GaAs являются
источники излучения в оптронах. Для изготовления инфракрасных светодиодов
используются многие другие полупроводники, имеющие запрещенную зону
шириной менее 1,5 эВ. К ним относятся твердые растворы, в состав которых
входят три или четыре элемента III и V групп периодической системы. На
рис. 13 приведены спектры излучения инфракрасных светодиодов из
четырехэлементных полупроводников GaAInUvAsj",yP,, [38]. Структура
запрещенной зоны и постоянные решетки этих полупроводников рассмотрены в
разд. 12.4.
Инфракрасные светодиоды являются перспективными источниками для
волоконно-оптических линий связи. Светодиоды по сравнению с лазерами
имеют как недостатки, так и преимущества. К последним относятся высокая
рабочая температура, меньшее влияние температуры на мощность излучения, а
также простота конструкции и схемы питания. К недостаткам относятся
меньшая яркость, более низкие частоты модуляции и большая спектральная
ширина линии излучения, типичное значение которой составляет 100-500 А,
тогда как лазеры характеризуются шириной линии
0,1 - 1 А.
Различают два основных типа светодиодов, обеспечивающих ввод излучения в
