ТехнКомпЭВС. Практикум По дисциплине Технология компонентов эвс
![]()
|
Контрольные вопросы
Литература
Приложение 1Индикаторы на светоизлучающих диодахСветоизлучающие диоды (СИД или Light – Emitting Diodes, LEDs) в современной МЭА являются самыми массовыми по численности и сферам применения. Это самые миниатюрные источники света, они не требуют вакуумирования в стеклянную колбу, совместимы с интегральными схемами по уровню питающих напряжений. Кроме того, они не боятся вибрации, ударных нагрузок, изготавливаются стандартными методами эпитаксии и диффузии, излучают яркий свет в видимой области спектра. Разработаны светодиоды почти на все цвета спектра: красные, зелёные, жёлтые, оранжевые. К недостаткам СИД можно отнести дефицитность исходных материалов и повышенное потребление энергии по сравнению с ЖКИ. СИД широко применяются в портативных и стационарных измерительных приборах, калькуляторах, электронных часах и др. Физические основы работы СИДВ основе принципа работы СИД заложено явление излучательной рекомбинации, то есть излучение света при прохождении прямого тока через p-nпереход. Рассмотрим это явление в простом p-n переходе (рис.11). ![]() Рис.11. Механизм излучательной рекомбинации: а – материалы p- и n- типа изолированы друг от друга; б – области p и n созданы в едином монокристалле; в – к p-n приложено прямое напряжение, ∆E – ширина запрещённой зоны, Ef – уровень Ферми,hν – энергия кванта. В исходном состоянии два участка p- и n- типа одного и того же полупроводникового материала изолированы друг от друга (рис.11а). При плотном соприкосновении этих участков, а лучше при изготовлении их в едином монокристалле уровни Ферми выравниваются, а зонная диаграмма в переходной области становится ступенчатой (рис.11б). При приложении к p-nпереходу прямого напряжения высота ступеньки уменьшается и носители заряда (электроны) инжектируются в p- область. Здесь они, являясь неосновными носителями, рекомбинируют с дырками. При этом высвобождается энергия в виде кванта излучения (фотона), равная ширине запрещённой зоны, то есть hν ≈ ∆E. СИД могут быть точечными либо матричными. Конструкция точечных излучателей содержит собственно излучающий кристалл, выводы и линзу, фокусирующую свет. Материал и конфигурация линзы специально рассчитывается так, чтобы обеспечить максимальный выход света из кристалла, исключить многократные внутренние отражения. С этой же целью поверхность линзы покрывают специальным просветляющим покрытием. Матричные индикаторы представляют собой набор единичных индикаторов, позволяющих высвечивать различные символы. Для высвечивания цифр чаще всего используют семисегментный индикатор (рис.12). ![]() Рис.12. Конструкция семисегментного цифрового индикатора с точечными светодиодами и зеркальными рефлекторами: 1 – светодиод, 2 – зеркальный рефлектор. Наиболее известный полупроводниковый материал – кремний – для СИД не годится. Повсеместно используют полупроводниковые соединения материалов третьей и пятой групп периодической системы Менделеева. (AIII: B; Al; Ga; In; Tl. ВV: N; P; As; Sb; Bi). Возможны двойные и тройные соединения с разным процентным составом. Основные материалы для изготовления СИД: 1) арсенид-фосфит галлия GaAsP. Для него характерно отсутствие насыщения при высоких плотностях токов, что важно при работе в импульсном режиме. 2) фосфит галлия GaP. Специальная технология позволяет получать разные цвета свечения (зелёный, красный, синий). 3) карбид кремния SiC даёт свечение жёлтого цвета, но не обеспечивает высокую яркость. В последние годы перспективным считается использование светодиодов инфракрасного излучения, на которые наносят люминофор для преобразования в видимое излучение нужного цвета. Отечественная промышленность серийно выпускает точечные светодиоды: АЛ 102 – красный и зелёный цвет повышенной яркости; КЛ 101 – жёлтый; ЗЛ 102 – красный сверхминиатюрный; АЛ 301 – красный; ЛЛ307 – красный, зелёный высокой яркости и светодиодные знаковые матрицы; АЛ 306 – красный повышенной яркости; КЛ 104 – жёлтый сверхминиатюрный. |