 |
|
Svítíme: Úvod Samostatný a nesamostatný výboj v plynu Jiskrový výboj Obloukový výboj Doutnavý výboj Zářivka Koróna Katodové a kanálové záření Svítivá dioda (LED) Žárovka
|
|
Svítivá dioda neboli LED (z anglického light emitting diode) je polovodičová dioda ¤, která při průchodu proudu v propustném směru svítí.
obr. 1: Schematická značka LED
Když diodou prochází proud, dochází na PN přechodu k rekombinaci elektronů a děr. Přitom se uvolňuje energie, která je přibližně rovna šířce zakázaného pásu ¤. Tato energie se může vyzářit ve formě fotonu nebo být absorbována v krystalové mříži, což se projeví zvýšenou teplotou polovodiče.
Pravděpodobnost zářivé rekombinace (s fotonem) roste se zvětšující se šířkou zakázaného pásu. U křemíku se šířkou zakázaného pásu 1.1 eV je uvolňovaná energie převážně absorbována v krystalu, ze kterého je tepelnou výměnou odváděna do okolí. U diody z galium-arsenidu (GaAs) se šířkou zakázaného pásu 1.34 eV bude již nezanedbatelná část energie uvolněné při rekombinaci vyzařována ve formě fotonů o příslušné vlnové délce, která však ještě spadá do oblasti neviditelného infračerveného záření. Kombinace tohoto materiálu s fosforem, tzv. galium arsenid fosfid (GaAsP), již při rekombinaci vyzařuje červené viditelné záření.
Použijeme-li materiál o vhodné šířce zakázaného pásu, můžeme vytvořit diody svítící světlem zeleným, žlutým nebo oranžovým.
Svítivou diodu je nutno vždy zapojovat do série s rezistorem (ochranný
rezistor), který omezuje maximální proud procházející diodou.
Napětí na diodě v propustném směru, Ud, je úměrné šířce zakázaného pásu; bylo-li u křemíku se šířkou zakázaného pásu 1.1 eV 0.6 V, bude u materiálu se šířkou zakázaného pásu 2 eV cca o 0.9 voltu vyšší, tedy 1.5 voltu. K napětí Ud je třeba připočíst ohmický úbytek na diodě, takže není výjimkou, když bude na svítivé diodě napětí cca 2 V i vyšší.
Proud diodou na dosažení vhodné intenzity světla je třeba vyčíst z katalogu; řádově se jedná o proudy 10-20 mA i více. Při použití LED k indikaci střídavého napětí musíme mít na paměti, že maximální povolené závěrné napětí těchto diod bývá malé a tak se doporučuje do serie s LED zapojit obyčejnou usměrňovací diodu.
Je velmi podobná charakteristice obyčejné usměrňovací diody ¤, je vidět vyšší prahové napětí (citlivost v horizontálním směru byla 0,5 V na dílek).
obr. 1: VA charakteristika LED (osa napětí směřuje zprava doleva)
1. Jako zdroj světla: malé baterky, blikačky na kola,...
2. Indikace zapnutí přístroje
3. Informační panely: sedmisegmentové a maticové displeje, např. u tramvají,
metra, ...(viz foto.)
Zdá se, že světelná dioda svítí monochromatickým (jednobarevným) světlem,
tj. její světlo má jen jednu vlnovou délku. NENÍ TO PRAVDA. Přesvědčete
se o tom rozkladem na CD. Sviťte LED na lesklou stranu cédéčka a sledujte
odraz na ploše cédéčka. Vyzkoušejte různé barvy diod.
Otázka: Proč se na lesklé straně CD světlo rozkládá na jednotlivé složky?
(Víte, že když na CD dopadá bílé světlo, vidíte "duhu").
1. Změřit závislost proudu protékajícího LED na napětí na ní (VA
charakteristika LED) pro různé barvy LED.
2. Při jakém napětí na LED a procházejícím proudu začíná dioda svítit?
Jak se mění svit diody se změnou proudu?
Další kapitola: Žárovka ¤