Определение и оценка параметров светодиодов

Параметры светодиодов как элементов цепей постоянного тока определяются их вольт-амперными характеристиками. Различия прямых ветвей ВАХ связаны с разницей в ширине запрещенной зоны применяемых материалов. Чем меньше длина волн излучения, тем больше прямое падение напряжения на светодиоде и потери электрической энергии в нем. Обратные ветви ВАХ имеют малое допустимое обратное напряжение, так как ширина p-n - перехода в светодиодах невелика. При работе в схемах с большими обратными напряжениями последовательно со светодиодом необходимо включать обычный диод.

Рис. 3.4. Вольт-амперные характеристики диодов

Основные параметры диодов зависят от температуры. Зависимость яркости (силы света) от температуры практически линейная. С увеличением температуры яркость (сила света) уменьшается. В интервале рабочих температур яркость может изменяться в 2 - 3 раза.

Рис. 3.5. Зависимость тока I_ПР от напряжения U_ПР: 1 – красный СИД GaAs₆₀P₄₀, 2 – оранжевый СД GaAs₃₅P₆₅N, 3 – желтый СИД GaAs₁₄P₈₆N, 4 – зеленый СИД GaPN

Светодиоды обладают высоким быстродействием. Излучение нарастает за время менее 10 с после передачи импульса прямого тока. Однако для устройств отображения, в которых обычно используются светодиоды, быстродействие не является критичным. Поэтому для серийных светодиодов временные параметры не приводятся.

Светодиоды, широко применятся в радиоэлектронной аппаратуре в устройствах индикации: включения, готовности и работе, наличия напряжения, аварийной ситуации, достижения температурного порога, выполнения функционального задания.

Светодиоды излучают свет видимого спектра, когда через них протекает электрический ток. Приборы в металлическом корпусе со стеклянной линзой обеспечивают направленное излучение света, а изготовленные в пластмассовых корпусах, выполненных из оптически прозрачного компаунда, создают рассеянное излучение.

Хотя цвет (длина волны) излучения определяется использованным материалом, количе­ство света, испускаемого светодиодом, зависит от тока возбуж­дения и быстро увеличивается с ростом плотности тока.

Положение точки перегиба этих кривых непосредственно связано с шириной запрещенной зоны и для крас­ных светодиодов соответству­ет меньшему прямому паде­нию напряжения. Согласно рисунку, динамическое сопро­тивление красных светодиодов равно (1÷2) Ом, в то время как для материалов, дающих более коротковолновое излу­чение, оно составляет (7÷15) Ом.

По мере роста плот­ности тока через p-n - переход большее число электро­нов и дырок инжектируется в запрещенную зону. При их движении возникают вторич­ные эффекты, повышающие число дырок и электронов, которые могут излучательно рекомбинировать. В результате световая эффективность светодиодов увеличивается. На рис. 3.6 показаны зависимости светового потока от тока возбуждения светодиодов для ряда материалов. Следует отметить, что красные GaP-светодиоды начинают излучать при малых плотностях тока, однако их излучение достигает насыщения при относи­тельно низких плотностях тока по сравнению со светодиодами из других материалов.

Рис. 3.6. Спектральные диапазоны излучения и максимальной фоточувствительности полупроводниковых материалов и структур