Варикапы

Емкость p–n- перехода диода с увеличением обратного напряжения уменьшается. На рис. 7, а показано условное обозначение варикапа, а на рис. 7, б представлены графики зависимости емкости от напряжения для разных типов варикапов [2].

а) б)

Рис. 7. Условное обозначение варикапа (а)
и зависимость емкости p–n- перехода от напряжения (б)

Максимальная емкость варикапа в зависимости от его типа составляет
5–300 пФ. Отношение минимальной и максимальной емкостей равно 1:5. Благодаря достаточно высокой добротности варикапы используются для построения колебательных контуров с управляемой напряжением резонансной частотой в области СВЧ.

Фотодиоды

Обратный ток диода возрастает при освещении p–n- перехода. Этот эффект может использоваться для фотометрических измерений. С этой целью фотодиод помещают в корпус с прозрачным окном. На рис. 8, а показано условное обозначение фотодиода, на рис. 8, б представлено семейство вольт-амперных характеристик в зависимости от уровня освещённости [2].

а) б)

Рис. 8. Условное обозначение (а) и семейство ВАХ (б) фотодиода

Для фотодиодов характерно наличие тока короткого замыкания, который пропорционален его освещенности, поэтому в отличие от фоторезисторов фотодиод может использоваться без дополнительного источника питания. Чувствительность фотодиодов обычно составляет около 0,1 мкА/лк. При подаче на фотодиод запирающего напряжения фототок практически не изменяется. Такой режим работы фотодиода предпочтителен, когда требуется получить большое быстродействие, так как с ростом запирающего напряжения уменьшается собственная емкость р–n- перехода.

При увеличении освещенности напряжение холостого хода кремниевого фотодиода увеличивается приблизительно до 0,5 В. Как видно из характеристик на рис. 8, б, под нагрузкой напряжение на фотодиоде снижается очень незначительно, пока величина тока нагрузки остается меньше величины тока короткого замыкания для данной освещенности. Благодаря этому фотодиоды пригодны для получения электрической энергии. Для этих целей изготавливаются специальные фотодиоды с большой площадью p–n- перехода, которые называются солнечными элементами.

Область спектральной чувствительности кремниевых фотодиодов находится между 0,6 и 1 мкм, а германиевых фотодиодов – между 0,5 и 1,7 мкм. Графики относительной спектральной чувствительности глаза человека и фотодиодов приведены на рис. 9.

Рис. 9. Графики относительной спектральной чувствительности η

германиевых и кремниевых фотодиодов

Достоинством фотодиодов является высокое быстродействие. Граничная частота модуляции светового потока для обычных фотодиодов составляет около 10 МГц, а для специальных фотодиодов, используемых в волоконно-опти­чес­ких линиях связи – порядка нескольких ГГц.

Светодиоды

Светодиоды изготавливаются не на основе кремния или германия, как большинство полупроводниковых элементов, а на основе арсенида-фосфида галлия (с валентной связью типа А₃В₅). Эти диоды излучают свет при протекании через них прямого тока. Область спектрального излучения диодов имеет довольно узкие границы. Ее положение зависит от используемого полупроводникового материала. Условное обозначение светодиода показано на рис. 10.

Рис. 10. Условное обозначение светодиода

Основные параметры светодиодов приведены в таблице [2].

Основные параметры светодиодов

Цвет свечения	Длина волны (в точке максимума интенсивности излучения), нм	Материал полупроводника	Прямое падение напряжения при токе 10 мА, В	Сила света при токе 10 мА и угле излучения ±45º, мкд	Мощность излучения при токе 10 мА, мкВт
Инфра-красный		Арсенид галлия	1,3...1,5	–	100...500
Красный		Арсенид-фосфид галлия	1,6...1,8	0,4...1	1...2
Оранжевый		Арсенид-фосфид галлия	2,0...2,2	2...4	5...10
Желтый		Арсенид-фосфид галлия	2,0...2,2	1...3	3...8
Зеленый		Фосфид галлия	2,2...2,4	0,5... 3	1,5...8

Коэффициент полезного действия инфракрасных светодиодов составляет 1–5 %, у остальных типов светодиодов он не превышает 0,05 %. Яркость свечения в широком диапазоне пропорциональна прямому току светодиода. Тока в несколько миллиампер уже достаточно для отчетливой индикации, поэтому светодиоды удобно использовать в качестве элементов индикации в полупроводниковых схемах. Светодиодные индикаторы изготавливаются в виде семисегментных или точечных матриц.

Следует отметить, что в последнее время широкое распространение получили сверхъяркие светодиоды и светодиодные индикаторы с мощностью излучения в несколько десятков и даже сотен мВт.

Дата добавления: 2014-01-07