Светодиоды и фотодиоды
Светодиод - это полупроводниковый прибор, который излучает свет при
пропускании через него тока в прямом направлении. Светодиод в электрической цепи ведёт
себя также как обычный диод,
только прямое напряжение светодиода в зависимости от типа светодиода составляет от 1,5 до 2,5 В,
то есть при прямом включении светодиода падение напряжения на нём составляет 1,5…2,5 В.
Этот эффект иногда используется в стабилизаторах напряжения, когда требуется получить
стабильное напряжение в диапазоне 1,5…2,5 В (см. раздел
Стабилитроны).
Рабочий ток светодиода лежит обычно в диапазоне 5…20 мА, поэтому практически во всех
случаях питание светодиода выполняется через гасящий резистор.
Рабочий ток указывается в справочниках. Длительное превышение рабочего тока приводит
неисправности светодиода. Пример расчета гасящего резистора и
схема включения светодиода найдётся здесь:
Применение резисторов.
Если вы знакомы с электроникой, микропроцессорами (или хотите с этими темами познакомиться),
то рекомендую книгу
Как стать программистом,
где вы узнаете как подключить светодиоды к микропроцессору и как заставить
их работать по заданной программе.
Светодиоды бывают разных цветов и типов. Они могут испускать как видимое излучение,
так и инфракрасное (ИК-излучение). Инфракрасное излучение невидимо для человеческого глаза.
Светодиоды в настоящее время используются очень широко, например, в различных устройствах
индикации. Некоторое время назад появились сверхъяркие светодиоды,
которые используются для освещения помещений вместо ламп. Такие светодиоды потребляют
в десятки раз меньше электроэнергии и имеют срок службы 30000 часов и выше,
что в сотни раз больше срока службы любых ламп. Правда, стоимость таких светодиодов пока высока.
Рис. 4. Светодиоды.
Фотодиод – это полупроводниковый прибор, который имеет светочувствительную
поверхность. В зависимости от величины освещённости этой поверхности, меняется ток через фотодиод,
если на него подано напряжение (фотодиод включается в обратном направлении, как и стабилитрон).
Этот эффект используется в различных оптических датчиках. Например, пара светодиод-фотодиод
используется в компьютерной мыши, подробнее см. здесь: Ремонт компьютерной мыши.
Такой режим работы носит название фотодиодный режим.
Однако фотодиод может работать и в режиме генерации электроэнергии (солнечные батареи).
В этом случае напряжение на светодиод не подаётся, а наоборот, снимается. Это называется
фотогальванический режим.
Таким образом, принцип работы фотодиода определяется выбранным режимом.
В фотодиодном режиме фотодиод может работать как датчик освещённости. В фотогальваническом – как
источник электроэнергии. Конечно, один фотодиод – это очень слабый источник электроэнергии.
Для того чтобы получить хоть какую-то реальную энергию, нужно включить вместе десятки и
сотни фотодиодов. Отсюда и внушительные размеры солнечных батарей.
Примеры внешнего вида светодиодов приведены на рис. 4. Примеры внешнего вида фотодиодов
приведены на рис. 5 (по центру – ИК-фотодиод; ИК-фотодиоды обычно имеют «тонировку»,
чтобы исключить засветку от внешних источников). Условное графическое обозначение (УГО)
светодиодов и фотодиодов изображено на рис. 6.
Рис. 5. Фотодиоды.
Рис. 6. УГО фотодиодов и светодиодов.
В былые времена, когда радиолюбителей в стране было много, а радиодеталей почему-то мало,
достать светодиоды, а тем более фотодиоды заводского изготовления было крайне сложно.
Поэтому электронщики-любители делали фотодиоды из обычных германиевых транзисторов
серий МП38…МП42. Эти транзисторы изготавливались в металлическом корпусе.
Чтобы превратить транзистор в фототранзистор, надо было осторожно спилить верхнюю часть корпуса.
Тогда транзистор мог работать как фототранзистор. Конечно, это была не совсем адекватная
альтернатива. Однако, как известно, на безрыбье…
