|
|
|
|
|
10 - |
Рис. 10.3. Характеристики промышленных |
3 ' ,мкА |
светодиодов |
из карбида |
кремния: |
обр’ |
а — волыг-амлерные |
(масштаб |
для прямых к |
а |
обратных ветвей различен); |
6 — люмен-амперные. |
За единицу интенсивности |
излучения принята |
интенсивность излучения при рабочем токе 20 мА.
Зп„ , м А
пр1
40
20
Рис. 10.4. Характеристики промыш ленных светодиодов из фосфида галлия:
а — вольт-амперные |
(масштаб |
для прямых |
и обратных ветвей |
различен); |
б — люмен- |
амперные. За единицу интенсивности излу чения принята интенсивность излучения при рабочем токе 20 мА.
кой надежности, большой стабильности, простоте моду ляции, миниатюрности, большому сроку службы.
Даже по сравнению с инжекционными лазерами они имеют целый ряд преимуществ. Так, светодиоды проще в изготовлении, имеют меньшую стоимость, в принципе более высокий к. п. д., генерируют излучение в любой области видимого спектра, в то время кзк инжекцион-
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 10.6. Спектры излуче |
Рис. 10.7. Зависимость яркости свето |
ния светодиодов из арсени |
диодов |
из фосфида галлия |
(/) |
и из |
да галлия (/), из фосфида |
карбида кремния (2) от температуры |
галлия (2) и |
из карбида |
при |
постоянном |
токе. За |
единицу |
кремния |
(3). |
яркости |
принята |
яркость |
излучения |
|
|
при |
комнатной |
температуре |
20°С. |
ные лазеры излучают лишь инфракрасный или красный свет. Класс веществ, из которых могут быть изготовлены светодиоды, намного шире, чем тех веществ, из которых можно изготовить инжекционные лазеры, так как в пер вом случае пригодны материалы как с прямыми, так и с непрямыми переходами, а во втором — только с пря мыми. Наконец, светодиоды эффективно работают прад-
Т'йчески при любой температуре вплоть до 800°С и не имеют порогового тока в отличие от инжекционных ла зеров, которые имеют сравнительно малый пороговый ток лишь при пониженных температурах.
Источники питания светодиодов могут быть мало мощными. При их работе выделяется сравнительно мало тепла. В отличие от этого для питания инжекционных лазеров необходимы мощные импульсы тока и при их работе выделяется сравнительно много тепла. Последнее обстоятельство в ряде случаев заставляет отдавать пред почтение светодиодам перед лазерами в вычислитель ной технике и микроэлектронике. Сферы применения светодиодов сугубо приближенно можно разбить на че тыре области.
Применение в микроэлектронике и в вычислительной технике
Одной из основных проблем микроэлектроники в на стоящее время является развязка электрических цепей для устранения высокочастотных наводок, которые не позволяют создавать интегральные схемы объемом более нескольких кубических сантиметров. Применение оптро нов, составной частью которых является светодиод, пол ностью решает эту проблему [19]. Малые времена релак сации позволяют применить их в сверхбыстродействую щих вычислительных машинах. Вне конкуренции с дру гими источниками света светодиоды используются для ввода и вывода информации в вычислительных ма шинах. При считывании информации с перфокарт с по мощью светодиодов разрешение в десятки раз выше, срок службы в сотни раз больше, а расходуемая мощ ность в тысячи раз меньше, чем при считывании с при менением ламп накаливания [20].
Такой же выигрыш дает применение светодиодов в преобразователях непрерывной информации в дискрет ную, преобразователях угла поворота антенн в электри ческий сигнал и т. д., одним словом, во всех тех устрой ствах, где величину механического перемещения необ ходимо преобразовать в электрический сигнал.
Источники видимого СЕета весьма удобны для выво да информации из вычислительных устройств, особенно в бортовых вычислительных машинах, так как они могут работать неограниченно долго, миниатюрны, практичес-
Кй йе выделяют ^eплa, потребляют небольшие мощности и работают при тех же напряжениях и токах, что и обычные элементы транзисторных схем.
Современный уровень технологии позволяет изгото вить универсальную «восьмерку», на которой с помощью коммутатора можно получить световое изображение лю бой цифры от 0 до 9. Такие цифровые индикаторы на ходят широкое применение в вычислительной и измери тельной технике благодаря высокой надежности, мини атюрности и экономичности.
Серьезной проблемой является поиск неисправностей в сложных схемах. Этот вопрос легко решается при включении светодиодов в эмиттерные цепи транзисторов. Некоторые фирмы в Японии ведут работы по созданию цветных плоских телевизионных экранов на базе свето диодов. Наряду с другими достоинствами такие экраны будут обладать огромным сроком службы. Наконец, светодиоды являются самыми экономичными индикато рами включения транзисторных радиоприемников и могут служить индикаторами их настройки на радио станцию.
Применение в системах связи
Благодаря быстродействию, высокой яркости и свето вой мощности светодиоды успешно применяются в систе мах связи, причем такие системы имеют колоссальную пропускную способность. С помощью одного светодиода
можно |
одновременно передавать несколько десятков |
тысяч телефонных |
разговоров или |
несколько |
телеви |
зионных |
программ |
на значительные |
расстояния. |
Так, |
в Массачузетском |
технологическом |
институте |
с |
по |
мощью телескопа, в фокусе которого находился арсени- до-галлиевый светодиод, и армейского прожектора, в фо кусе которого был расположен ФЭУ, была осуществле на качественная передача телевизионного изображения со звуковым сопровождением на расстояние 55 км [21]. Мощность излучения использовавшегося для этой цели источника света была сравнительно низкой.
Такие системы связи могут быть полезны при веде нии внестудийных телевизионных передач, для телеви зионной связи на предприятиях, где нежелательна или невозможна кабельная связь. Широкая полоса пропу скаемых частот позволяет применять светодиоды в даль-
номерах [22], а также для передачи большого количества данных при высокочастотных помехах. Светодиоды на ходят применение для записи звука на движущуюся ки ноленту в любительском кино, для записи титров в про фессиональном кино. Достоинствами таких систем явля ется надежность, отсутствие линз и зеркал, малые габариты, экономичность [23].
Применение для эталонирования и калибровки фотоприемников
Благодаря исключительно высокой стабильности, огромному сроку службы и возможности иметь излуче ние в любой области спектра светодиоды являются удоб ными вторичными эталонами света в оптике и в спек троскопии. По ним можно калибровать абсолютную и спектральную чувствительности различных фотоприем ников. В частности, светодиоды, встроенные в кино- и фотоаппараты, могут служить эталонами яркости, с ко торыми сравнивается освещенность пленки.
Светодиоды с малой длительностью послесвечения позволяют определять временные характеристики фото приемников вплоть до Ы 0~9 с. Малый разброс в за держке световых импульсов (3-10-11 с) позволяет использовать их для начала отсчета в схемах совпаде ний; малый разброс амплитуды световых вспышек (0,1% )— для систем стабилизации чувствительности импульсных фотоприемников [24].
Применение в качестве высокоинтенсивных источников света
Светодиоды могут служить эффективными преобразо вателями электрической энергии в световую для накачки ОКГ, потому что почти вся излучаемая ими мощность сосредоточена в узкой спектральной области. Так, свето диоды из GaAs0,7 3 Po,2 7 , имеющие rj~ 1 % (в то время
как сейчас существуют источники с ti^ 50%), накачива ли ОКГ на GaFaiDy^ до порога генерации при силе тока 6А. Для накачки ОКГ на CaW04; Nd удобны све тодиоды из GaAs. Такой вид накачки важен с точки зрения высокой эффективности лазерного устройства, его простоты и миниатюрности.
Наконец, применение светодиодов для общего осве щения должно в перспективе привести к уменьшению затрат электроэнергии на освещение более чем на по рядок.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В заключении, как известно, полагается писать не о том, о чем написана книга (это читатель знает и так, если он уже добрался до заключения), а о том, чего
вкниге нет. Отдавая дань этой традиции, отметим, что
вкниге мало затронуты вопросы физики и химии орга нических диэлектриков, не рассмотрено такое перспек тивное направление, как применение тонких электролюминесцирующих пленок, полученных методом сублимации. Эти пленки хороши тем, что работают на значительно
меньших напряжениях, чем ЭЛК с порошкообразным электролюминофором, и тем самым легче сочетаются с управляющими устройствами. Затруднения, возникшие при их применении имеют главным образом химико-тех нологический характер: не удается получить достаточно устойчивых и однородных по всей поверхности пленок приемлемой площади. Нет, однако, сомнений, что эти трудности вскоре будут преодолены.
Вообще, следует сказать, что электролюминесцентная техника в настоящее время быстро развивается. Уже по лученные результаты показывают перспективность использования этого способа представления информации для создания индикаторных устройств на твердом теле, и в ближайшие годы такие устройства будут применять ся во все большем количестве.
СПИСОК Л И Т Е РА Т У РЫ
|
|
|
|
К |
г л а в е |
1 |
|
ция |
]. В е р е щ а г и н |
И. К., |
Д р а п а к |
И. Т. Электролюминесцен |
монокристаллов |
ZnO. — «Оптика и |
спектроскопия», 1962, т. 12, |
№ 1, с. 122—131. |
|
И. К., |
Д р а п а к |
И. Т. Электролюминесцен |
ция |
2. В е р е щ а г и н |
монокристаллов |
окиси цинка (явление Лосева). — В кн.: Опти |
ка |
и |
спектроскопия. |
Сборник |
1. Под ред.-С. Э. Фриша. |
М.—Л., |
Изд-во АН СССР, 1963, с. 327—335. |
|
|
|
3. |
F i s с h е г |
A. G. Electroluminescent lines in ZnS powder par |
ticles. |
II. Models |
and |
comparison with experience. — «J. Electrochem. |
Soc.», |
1963, v. HO, № 7, p. 733—748. |
|
свойствах |
|
4. |
В e p e щ а г и н |
И. К. |
Об электролюминесцентных |
отдельных частиц поликристаллических образцов. — «Оптика и спект роскопия», 1966, т. 20, № 6, с. 1066—1074.
|
5. Л я м и ч е в |
И. Я-, С о л о д к и н |
В. Е. |
Исследование |
свойств |
электролюминесцентных слоев на основе лака |
ВС-530. — «Светотех |
ника», 1968, № 2, с. 10—13. |
|
|
emission |
from |
avalanche |
breakdown |
in |
6. В u г t о n |
J. |
A. Electron |
silicon. — «Phys. Rev.», |
1957, |
v. 108, |
№ |
2, |
p. |
1342—1343. |
|
from |
|
7. C h y n o w e t h |
C. |
A., |
M c K a y |
K. |
G. |
|
Photon |
emission |
avalanche breakdown |
in |
silicon. — «Phys. |
Rev.», |
1956, v. |
102, |
№ |
2, |
p. |
369—376. |
|
|
C. |
A., |
M c K a y |
K. |
G. |
|
Internal |
field |
emission |
in |
8. C h y h o w e t h |
|
silicon p-n junctions. — «Phys. Rev.», 1957, |
v. |
106, |
№ |
3, |
p. 418— |
426. |
|
|
|
|
|
излучение |
сульфида |
цинка. — «Оптика |
и |
|
9. Рекомбинационное |
|
спектроскопия», |
1967, |
т. 22, № 4, с. 656—657. Авт.: |
Ю. В. Бочков, |
А. Н. Георгобиани, А. С, Гершун и др. |
|
полупроводников. |
Пер. |
|
10. Ш о к л и |
В. |
Теория |
электронных |
с англ., М., ИЛ, 1954. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
of grown p-i-n |
|
11. G r e e b e |
С. A. A. J. The physicalproperties |
junctions in silicon |
carbide. — «Philips |
Res. Reptc..», |
1963, |
Suppl., № 1, |
p. |
1—76. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12. В и о л и н |
Э. |
E., |
|
Х о л у я н о в |
Г. |
|
Ф. |
|
Рекомбинационное |
излучение и электрические |
свойства |
диффузионных |
р-п |
переходов |
в SiC — «ФТТ», |
1964, т. 6, в. 2, с. 593—597. |
|
|
by light |
emmision.— |
|
13. |
K u w a n a |
Т. Electro-oxidation |
followed |
«J. Electroanal Chem.», 1963, v. 6, № 3, p. 164—Я 67. |
potential |
electro |
|
14. |
F e l d b e r g |
|
S. W. Theory of controlled |
generation of chemiluminescence. — «J. Am. Chem. |
Soc.», |
1966, |
v. 88, |
№ 3, p. 390—393. |
|
|
E. |
|
A., |
L o n g w o r t h |
|
J. |
W., |
V i s со |
R. |
E. |
|
15. |
C h a n d r o s s |
|
|
Excimer |
formation |
and emission |
via |
the |
annihilation |
of |
electrogene- |
