POLOVODIČOVÉ DIÓDY. Polovodičové diódy využívajú priechod PN a jeho vlastnosti.

Transcript

1 POLOVODIČOVÉ DIÓDY Polovodičové diódy využívajú priechod PN a jeho vlastnosti. Najčastejšie využívanou vlastnosťou je usmerňovací efekt priechodu PN, preto široko používané polovodičové diódy sú usmerňovacie diódy rôznych typov.

2 Polarizovaný priechod PN Dióda v obvode U A =U F Anóda Katóda P + P Polovodič, Si + N N I D U D +

3 Základné vlastnosti plošnej usmerňovacej polovodičovej diódy. I-U charakteristika smery a veľkosti prúdov a napätí I D Priepustný smer Prierazné napätie + U R Saturačný prúd Záverný smer 0 U t U t prahové napätie U D I R

4 Meranie I-U charakteristík usmerňovacej diódy Priepustný smer Meranie malých napätí Záverný smer Meranie malých prúdov I F IR + U F A K + U R

5 VPLYV TEPLOTY NA I-U CHARAKTERISTIKU ZÁVERNÝ SMER Saturačný prúd I S -prúd minoritných nosičov náboja

6 Teplotná závislosť saturačného prúdu I S I S ( T ) = I ( T ) 2 ( T T ) o / 10 S o I S (T o ) je hodnota I S pri teplote T o = 300 K. I S (Si) je úmerný na I S (Ge) je úmerný μa Hodnota saturačného prúdu sa približne zdvojnásobí pri každom zvýšení teploty o 10 K.

7 Vplyv teploty v závernom smere sa však prejavuje aj na zmene prierazného napätia diódy. So zvyšovaním teploty sa prierazné napätie zvyšuje!!

8 I-U charakteristika diódy 100 C I S U BR (Si) 1000V pri T=470 K, U BR (Ge) 400V pri T=370 K

9 VPLYV TEPLOTY PRIEPUSTNÝ SMER V priepustnom smere sa pri zvyšovaní teploty mení tzv. prahové napätie diódy - U t I D Prahové napätie diódy - U t U t U D

10 Teplotný koeficient napätia v priepustnom smere je záporný

11 Pre Si aj Ge diódy všeobecne platí, že napätie v priepustnom smere sa zmenšuje o 2 mv pri každom zvýšení teploty o 1 K.

12 VPLYV POLOVODIČOVÉHO MATERIÁLU Na priebeh I-U charakteristiky diódy vplýva polovodičový materiál (merný odpor polovodičového materiálu), z ktorého je dióda vyrobená I S U t = 0,3V U t = 0,7V

13 Saturačný prúd I S pre Si diódu je približne o tri rády menší v porovnaní s Ge diódou pri tej istej teplote (Si dióda má značne vyšší merný odpor polovodičového materiálu). Veľkosť prahového napätia U t je pre Ge diódu približne 0,2 až 0,3 V, pre Si diódu 0,6 až 0,7V.

14 SÉRIOVÝ A PARALELNÝ ODPOR DÓDY Reálna dióda Ideálny priechod Vplyv sériového odporu Vplyv paralelného odporu

15 Sériový odpor R S sa uplatňuje v priepustnom smere a odráža vplyv neutrálnych oblastí polovodiča mimoopn. I D = I S ( ) U I R D D S exp 1 UTB

16 V priepustnom smere možno sériový odpor R S určiť v dvoch bodoch (U 1,I 1 ) a (U 2,I 2 ) I-U charakteristiky : R S = U TB ln ( I I ) 1 / I 2 2 I + U 1 2 U 1

17 Určenie hodnoty sériového odporu R S z I-U charakteristiky diódy :

18 Vplyv paralelného odporu R P od zvodových prúdov v závernom smere sa v rovnici prejaví nasledovne: I D = I S U U exp D U 1 + R TB D P

19 V závernom smere možno na I-U charakteristike diódy v dvoch bodoch určiť hodnotu R P R P = U I U 2 1 I 1 2

20 Určenie R P z I-U charakteristiky diódy

21 STATICKÝ (JEDNOSMERNÝ) - R st a DYNAMICKÝ (STRIEDAVÝ) - r d ODPOR POLOVODIČOVEJ DIÓDY Pri zmene aplikovaného signálu na diódu sa mení poloha jej pracovného bodu na I-U charakteristike a tým aj jej odpor, v dôsledku nelineárnosti I-U charakteristiky

22 Statický odpor R st - jeho hodnota, určovaná v pracovnom bode I-U charakteristiky, sa pri aplikácii jednosmerného napätia na polovodičovú diódu s časom nemení. R = st U I D D

23

24 Dynamický odpor r d určuje zmenu polohy pracovného bodu hlavne pri aplikáciách striedavého signálu na polovodičovú diódu. r d U = Δ ΔI D D

25 V danom pracovnom bode Q je zmena ΔU D a zmena ΔI D určená tangentou Q

26 URČENIE HODNOTY DYNAMICKÉHO ODPORU PRIECHODU PN - r J - DERIVÁCIA DIÓDOVEJ ROVNICE IDEÁLNEHO PRIECHODU PN I D = I S qu exp D 1 kt

27 Deriváciou tejto rovnice vzhľadom na napätie U D a menšou úpravou dostaneme vzťah : du r = D = = j di D kt qi D U I TB D. Pre izbovú teplotu T= 300 K r j = 26mV I D

28 Ako veličina charakteristík sa udáva strmosť g m =di D /du D Pre izbovú teplotu: g m = di du D D = d I s qu exp kt du D D 1 = q kt I s exp qu kt D Pre priepustný smer I S <<I D, platí približne g m =1/r j qi I g D D 40I m kt U TB D (A/V)

29 MODELY (NÁHRADNÉ OBVODY) POLOVODIČOVEJ DIÓDY Pod pojmom model sa rozumie taká kombinácia vhodne vybraných prvkov, ktorá najlepšie odráža správanie sa reálneho obvodu, či systému

30 U Reálna dióda MODEL DIÓDY Simulácia a modelovanie

31 Model po častiach lineárny Princípom tohto modelu je nahradenie nelineárneho priebehu I-U charakteristiky diódy lineárnym priebehom. U t U t Prvky modelu

32 Zjednodušený model diódy Ak je hodnota odporu r av dostatočne malá, môže byť tento prvok v náhradnom modele diódy zanedbaný. I D r av =0 U t U t U D Prvky modelu

33 Ideálny model diódy V tomto modele diódy je zanedbaný aj napäťový offset U t. I D U D

34 POLOVODIČOVÁ DIÓDA V ELEKTRICKOM OBVODE S JEDNOSMERNÝM SIGNÁLOM Jednou zo základných požiadaviek je nastavenie polohy pracovného bodu, určenie zaťažovacej charakteristiky. Analýzu obvodu možno realizovať graficky, výpočtom alebo ich kombináciou.

35 . Aplikácia 2. KZ pre slučku U = U + I R D D L

36 U = U + I R D D L Neznáme v tejto rovnici sú I D a U D Spoločné riešenie tejto rovnice s I-U charakteristikou diódy určí polohu pracovného bodu

37 Postup 1. Nakreslíme známu nameranú I-U charakteristiku diódy Väčší R L I D =U/R L I DQ 2. Analyticky zakreslíme rovnicu U=U D +I D R L pre dva okrajové body pre I D =0 (obvod naprázdno) je rovnica daná vzťahom U D =U pre U D =0 ( obvod nakrátko) je rovnica daná vzťahom I D =U/R L Q U DQ U y= k x + q I D = (-1/R L ) U D +U/R L Zaťažovacia charakteristika Odpor=priamka Väčšie napätie U

38 Riešenie možno získať aj použitím modelu (náhradného obvodu) diódy. Použitím zjednodušeného modelu diódy vyzerá riešenie nasledovne (neuvažuje sa dynamický odpor) U/R L I DQ Q U U DQ =U t =0,7V

39 Príklad použitia modelu diódy pri riešení obvodu Určte prúdy I 1, I 2, I D2 v obvode na obrázku. Parametre obvodu sú : R 1 = 3,3 kω, R 2 = 5,6 kω, U = 20 V. U t1 U R1 I 1 I D2 R 1 U + D 1 D 2 U t2 R 2 I 2 U R2

40 Riešenie Napätie zdroja je tak vysoké, že otvorí diódy D 1 a D 2. (Dokázať to možno napr. Théveninovým pravidlom). Použitím zjednodušeného modelu pre Si diódy U t1 = U t2 = 0,7 V.

41 0,7V U t1 U R1 I 1 I D2 R 1 U + D 1 D 2 R 2 U t2 0,7V I 2 U R2 Potom I 1 = U t2 /R 1 = 0,7 V/3,3 kω = 0, 212 ma Aplikovaním 2. Kirchhoffovho zákona pre slučku : -U + U t1 + U t2 + U R2 = 0 Pre napätie U R2 : U R2 = U - U t1 -U t2 = 20 V - 0,7 V - 0,7 V = 18,6 V

42 0,7V U t1 U R1 I 1 I D2 R 1 U + D 1 D 2 R 2 U t2 0,7V I 2 U R2 PreprúdI 2 platí : I 2 = U R2 /R 2 = 18,6 V/5,6 kω = 3,32 ma Aplikovaním 1. KZ pre prúdový uzol : I D2 + I 1 = I 2 Pre prúd I D2 = I 2 - I 1 = 3,32 ma - 0,212 ma = 3,108 ma

43 POLOVODIČOVÁ DIÓDA V ELEKTRICKOM OBVODE SO STRIEDAVÝM SIGNÁLOM Najznámejšie využitie polovodičovej diódy v striedavom obvode je usmernenie striedavého signálu (jednocestný, dvojcestný usmerňovač).

44 Striedavý a jednosmerný zdroj signálu v obvode : pre striedavý zdroj: u(t) = U P sin(2πft), kde f =1/T R L u D(t) = U + u(t) kde u D(t) je celková okamžitá hodnota jednosmerného aj striedavého napätia U je hodnota jednosmerného napätia

45 Príklad : Nech obvod má tieto parametre: U = 10 V, u (t) = U P sin (2πft), kde U P = 1 V, f = 1 khz Priebeh striedavého signálu má potom tvar : u(t) = 1. sin(2000 πt). Pre napätie na záťaži platí: u D (t) = U + u(t) = sin (2000πt)

46 10 Grafické znázornenie

47 Zmena polohy pracovného bodu diódy Q Kľudová poloha pracovného bodu daná jsm.napätím

48 11 ma I D (ma) Okamžitá maximálna hodnota signálu u(t) R L =1k 10mA 9mA Kľudová hodnota pracovného bodu lineárna oblasť R L U D (V) Okamžitá minimálna hodnota signálu u(t) U=9V U=10V U=11V Neskreslený signál Poloha sínusového signálu nie je v mierke

49 Pre malé amplitúdy napätia a prúdu možno aproximovať vodivú časť charakteristiky diódy pomocou exponenty I D =I S exp(qu/kt). V tomto výraze pri teplote T=300K je tzv. teplotné Boltzmanovo napätie (q/kt)=40. Vodivá dióda pre malé zmeny signálu v okolí nastaveného pracovného bodu (určenom prúdom I F [ma]) sa chová ako "dynamický" odpor r j =26mV/I D.

50 Z analýzy tohto príkladu vyplýva, že lineárne prvky neskresľujú sínusový signál Avšak aj dostatočne malý striedavý signál aplikovaný v nelineárnej časti I-U charakteristiky sa diódou podstatne neskreslí Ak sa uvažujú malé striedavé signály, nelineárne prvky môžu byť nahradené ich lineárnymi striedavými modelmi

51

52 NÁHRADNÁ SCHÉMA POLOVODIČOVEJ DIÓDY V STRIEDAVOM OBVODE Pri vysokých frekvenciách signálu sa začínajú uplatňovať parazitné vlastnosti - kapacity a indukčnosti púzdra a vývodov, sériový odpor polovodiča

53 Náhradný obvod diódy

54 Vlastný priechod PN diódy charakterizujú difúzna kapacita C d v priepustnom smere priechodová (bariérová) kapacita C b (C T ) v závernom smere diferenciálny odpor diódy r d (vplyv sériového odporu) Parazitné vlastnosti púzdra a vývodov diódy predstavujú parazitná indukčnosť Ls, parazitná kapacita C p a sériový odpor R S objemu polovodiča

55 KATALÓGOVÉ HODNOTY POLOVODIČOVEJ USMERŇOVACEJ DIÓDY Pre správnu činnosť diódy v obvode treba poznať jej prípustné alebo dovolené hodnoty prúdov a napätí, resp. výkonu. Tieto základné údaje, ale aj ďalšie údaje uvádza výrobca diód v katalógu.

56 Najdôležitejšie údaje z hľadiska návrhu diódového obvodu sú menovité údaje. Pred meraním polovodičovej diódy pomocou katalógu treba identifikovať typ diódy, jej púzdro, vývody. Zaujímať sa treba predovšetkým o: dovolený maximálny výkon diódy, maximálny prúd v priepustnom smere, maximálne napätie v závernom smere. Pritom treba rešpektovať skutočnosť, že ani jeden z uvedených parametrov by za žiadnych okolností nemal v kontinuálnom režime prekročiť svoju maximálnu hodnotu!!!

57

58 Parametre usmerňovacej diódy: I FAV - menovitý stredný priepustný prúd trvale tečúci diódou. U F - priepustné napätie na dióde, pri prechode prúdu I F, obyčajne menovitého. U R - menovité záverné napätie, ktoré sa nemá prekročiť pri prevádzke. U R je 20 až 50% nižšie ako hodnota U BR, najčastejšie 0,66 U BR. I R - menovitý záverný prúd, tečúci pri napätí U R. I FRM - opakovateľný špičkový priepustný prúd (špičková hodnota periodického priebehu). I FSM - neopakovateľný vrcholový (nárazový) priepustný prúd. Hodnota prúdu, ktorá môže diódu jednorázove namáhať po dobu t impf. U RWM -vrcholové, pracovné, záverné napätie. U RRM - opakovateľné vrcholové záverné napätie (špičková hodnota periodického napätia). U RSM - neopakovateľné vrcholové (nárazové), záverné napätie po dobu t impr U BR - prierazné napätie v závernom smere, za ohybom I-U charakteristiky, kde striedavý odpor diódy klesne na určenú hodnotu. P MAX - maximálny dovolený elektrický príkon diódy pri danej teplote. Okrem údajov o statických parametroch sa uvádzajú aj dynamické parametre..

59 VÝKONOVÉ DIÓDY Vyžaduje sa : malý úbytok napätia v priepustnom smere, veľký priepustný prúd, veľké záverné napätie

60 Na dosiahnutie veľkých prúdov v priepustnom smere a veľkých napätí v závernom smere sa používa usporiadanie vrstiev P+PNN+ Priechod PN má veľký priemer ( až do 40 mm ). Záverné napätia sa môžu pohybovať až do 5kV a prúdová zaťažiteľnosť je až do 10 6 A/m 2.

61 I-U charakteristika výkonovej diódy. Záverný smer : Menovité záverné napätie U R ( 0,66 U BR ) Veľkosť prierazného napätia U BR Opakovateľné vrcholové napätie U RRM Priepustný smer : I FAV - menovitý stredný priepustný prúd trvale tečúci diódou Dodržať treba P MAX maximálne dovolený príkon diódy pri danej teplote

62 KAPACITNÁ DIÓDA Varikapy využívajú kapacitu priechodu PN polarizovaného v závernom smere, kedy sa uplatňuje napäťová závislosť OPN Pre jednosmerné aplikácie - varikapy vf striedavé aplikácie - varaktory (väčšie výkony)

63 Kapacita záverne polarizovaného priechodu PN vo funkcii kondenzátora sa vyznačuje: malým stratovým činiteľom tgδ (závisí hlavne od sériového odporu diódy), malou teplotnou závislosťou, nízkym šumom frekvenčnou nezávislosťou až do oblasti mm vĺn. Ďalšia výhoda vyplýva z možnosti elektronického, (nie mechanického ako v prípade otočného klasického kondenzátora) ovládania kapacity.

64 Konfigurácia záverne polarizovaného priechodu PN nápadne pripomína konštrukciu doskového kondenzátora, kde OPN pôsobí ako dielektrikum a neutrálne oblasti polovodiča ako elektródy. W PN priechod Neutrálna oblasť OPN Neutrálna oblasť Doskový kondenzátor elektróda dielektrikum elektróda

65 Preto aj kapacita varikapu sa počíta podľa vzťahu : C = ε A w kde ε A w je permitivita polovodiča, je plocha priechodu PN je šírka OPN.

66 Typický priebeh napäťovej závislosti kapacity priechodu PN je na obrázku Kladná polarizácia sa nepoužíva

67 Vplyv frekvencie na vlastnosti kapacitných diód Rozsah prevádzkových frekvencií je obmedzený parazitnými vplyvmi kapacitnej diódy.

68 c/ náhradná schéma pre vysoké frekvencie Náhradná schéma varikapu pre striedavé signály a/ úplná náhradná schéma, b/ zjednodušená náhradná schéma pre nízke frekvencie,

69 Základné parametre varikapov kapacitný zdvih - definovaný ako pomer maximálnej a minimálnej kapacity pre daný rozsah napätia (interval hodnôt 2 až 20), napäťová citlivosť - definuje sa ako pomer kapacít pri danom napätí (napr. C 4V /C 10 V ), prierazné napätie - udáva sa pre daný prúd I R záverný prúd - udáva sa pre dané U R. Teplotná závislosť kapacity varikapu sa vyjadruje teplotným koeficientom kapacity TKC V :

70 Použitie varikapov v ladiacich obvodoch rozhlasových a televíznych prijímačov, v pásmových filtroch a varaktory sa používajú v parametrických zosilňovačoch a násobičoch frekvencií. Rozdiel medzi varikapom a varaktorom. Varaktor pracuje s tak veľkým vf signálom, že počas periódy dochádza k výraznej zmene kapacity. Konštrukčne je stavaný na väčšie výkony a prúdy. Principiálne môže pracovať ako varikap, opačne to neplatí.

71

72 CHARAKTERISTICKÉ ÚDAJE Medzné hodnoty: U RM 12 V pri I RM = 10 μa a T a = 25 C, I F 50 ma pri U F = 1 V a T a = 60 C, I R 0,2 μa pri U R = 10 V a T a = 60 C. Rozsah pracovných teplôt C. Menovité hodnoty: Záverný prúd: I R 50 na pri U R = 10 V. Kapacita: C tot = pf pri U R = 1 V, C tot = pf pri U R = 8,5 V. Napäťová citlivosť: C tot 1 V/C tot 8,5 V > 18. Sériový odpor: R S 2,5 Ω pri C tot = 485 pf, 0,5 MHz. Činiteľ kvality: Q > 260 pri C tot = 485 pf, 0,5 MHz.

73 POLOVODIČOVÁ USMERŇOVACIA DIÓDA V RÝCHLYCH OBVODOCH - SPÍNACIA DIÓDA Priepustne polarizovaný priechod PN vykazuje difúznu kapacitu, ktorá súvisí s injekciou a prerozdeľovaním nosičov náboja pri okrajoch OPN. Dióda po prepólovaní z priepustného do záverného smeru hneď neobnoví blokovaciu schopnosť.

74 Efekt vysvetľovaný prítomnosťou difúznej kapacity C d limituje použitie diódy vo vf aplikáciách. Difúzna kapacita môže dosahovať vysoké hodnôt (nf).

75 Parameter, ktorý bližšie charakterizuje dynamický režim spínacej diódy pri zmene vonkajšieho napätia sa nazýva čas zotavenia diódy v závernom smere a označuje sa v katalógoch symbolom t rr

76 Typické hodnoty t rr sa pohybujú od jednotiek μs do jednotiek ps. Platí vzťah : t rr 0,1 T kde T = 1/f je perióda vf signálu, f je frekvencia Ak, napr. dióda 1N4148, má t rr = 4ns (katalóg), môže sa spoľahlivo použiť vo vf aplikáciách do frekvencie f = 25 MHz

77 SCHOTTKYHO DIÓDA - RÝCHLA SPÍNACIA DIÓDA Schottkyho dióda, ktorá pre svoju činnosť využíva priechod kov - polovodič Na prúde diódy sa zúčastňujú len majoritné nosiče náboja (tzv. horúce elektróny). Schottkyho diódy sa vyznačujú : malým úbytkom napätia v priepustnom smere (U t = 0,2 V), menším prierazným napätím v závernom smere väčším záverným prúdom

78 I-U charakteristika I F (ma) Schottky PN priechod U R (V) U F (V) U t =0,2V Je funkciou použitého kovu a teploty I R (ma)

79 Náhradná schéma L P R S C j =f(u R ) 3nH 7Ω 0,15pF r d C P 26mV/I D

80 Používajú sa vo vf aplikáciách (náhrada hrotových diód), do frekvencií až desiatok GHz. Ďalej sa používajú v rýchlych logických integrovaných obvodoch a v spínacích obvodoch Označenie KYS Malý úbytok napätia v priepustnom smere sa využíva pri konštrukcii výkonových Schottkyho diód.

81 STABILIZAČNÁ DIÓDA - ZENEROVA DIÓDA OCHRANNÁ DIÓDA V praxi (katalógy) sa zaužíval pre stabilizačné diódy spoločný názov Zenerova dióda

82 Pracovná oblasť Zenerových diód je oblasť za prierazným napätím závernej časti I-U charakteristiky. Poznámka: Usmerňovacia dióda - prieraz priechodu PN znamená jej poškodenie.

83 Pri prekročení prierazného napätia U Z, začne diódou tiecť veľký prúd a jej vnútorný odpor sa zmenší o 7 aj viac rádov (z 10 8 Ω na 10 Ω). Vzniká pritom elektrický, nedeštruktívny prieraz priechodu PN (lavínový alebo Zenerov)

84 Teplotný koeficient prierazného napätia TKU Z = = T T U U U T T U U U TKU Z Z Z Z Z Z Z TKU Z >0 lavínový jav, U Z >6V TKU Z <0 Zenerov jav, U Z <5V

85 I-U charakteristika Zenerovej diódy U Z Q I Z I Zmax P dmax r Z = ΔU ΔI Z Z

86 Katalógové údaje Zenerových diód : Stabilizačné napätie U Z - stredná nominálna hodnota napätia v pracovnej oblasti. U Z sa mení okolo strednej hodnoty (± 20%, ± 10%...) Stabilizačný prúd I Z - prúd prechádzajúci diódou v pracovnej oblasti

87 Diferenciálny odpor r Z - r Z = ΔU Z /ΔI Z Ω pre výkonové diódy (desiatky W) 1-10 Ω pre bežné diódy (jednotky W) Dovolený stratový výkon P d - P d = U Z.I Z P d < P dmax

88 Jedna z možností návrhu pracovného bodu: Pracovný prúd sa určuje zo 1/4 P dmax stabilizačnej diódy Ak U Z = 10 V, P dmax = 500 mw, potom pracovný prúd stabilizačnej diódy I Z = 12,5 ma

89 Použitie Zenerových diód Najviac sa využívajú ako stabilizátory napájacieho napätia, ďalej ako obmedzovače napätia, generátory šumu, ale aj vo funkcii spínacej diódy pre malé striedavé signály (nedochádza ku komutácii prúdu)

90 STABILIZÁTOR NAPÄTIA SO ZENEROVOU DIÓDOU Problém: Potrebujem stabilizovať napätie konkrétnej hodnoty Vyberiem vhodnú Zenerovu diódu... Spravidla je úlohou vypočítať vyhovujúcu hodnotu predradného odporu R ochrana diódy pred zničením

91 Záver: Hodnota predradného odporu R musí byť volená tak, aby aj pri zmene napájacieho napätia U a aj zmene prúdu cez záťaž I LMIN až I L MAX nedošlo: 1. K prekročeniu I ZMAX 2. K poklesu pod I ZMIN

92 Ilustrácia pohybu pracovného bodu U Z I ZMIN I Z 0,1I ZMAX 0,2I ZMAX I ZMAX

93 U MAX U Z < R < U MIN U Z I ZMAX + I LMIN I ZMIN + I LMAX

94 FOTODIÓDA Fotodióda je polovodičový prvok reagujúci na svetelné žiarenie (svetlo). Využíva závernú časť I-U charakteristiky S absorpciou svetelného žiarenia súvisí tzv. fotovoltický jav. Vplyvom dopadajúceho svetla vzniká na dióde fotoelektromotorické napätie a diódou tečie fotoelektrický prúd

95 I D = I S qu D exp 1 kt I f

96 I-U charakteristiky fotodiódy Detektor žiarenia, odporový režim Energia žiarenia sa priamo mení na elektrickú energiu, hradlový režim

97 Spektrálna charakteristika fotodiódy závisí od použitého polovodičového materiálu pri výrobe fotodiódy Vlastnosti fotodiód sú ovplyvňované hlavne teplotou. Frekvenčné vlastnosti závisia od kapacity priechodu PN PIN fotodiódy - frekvencie stovky khz až MHz Lavínové fotodiódy - rádove GHz. Citlivosť lavínových fotodiód na svetlo je až 50 A/W

98 LED-emituje svetlo, keď je priepustne polarizovaná. Použité sú špeciálne materiály. LED (Light Emitting Diode) Schématická značka

99 Využíva priepustnú časť I-U charakteristiky Priama premena elektrickej energie na optickú, ktorá vzniká pri rekombinácií nosičov náboja Uplatňuje sa jav elektroluminiscencie, tzv. žiarivé prechody. Materiály substrátu GaAs -infračervené svetlo SiC - modrá, 0,6 mikrometra GaP - červené, zelené svetlo Farba závisí od ΔEg a od dotácií plynov GaAsP - červené, žlté svetlo (podľa obsahu dusíka

100 Zapojenie LED diód v 7 segmentovom displeji + F E D A G B C A B C D E F G Prúdy cez LED 10-50mA, napätie na dióde 1,5 až 2,5V, typická hodnota je 2V.

101 Typický obvod s LED diódou. +15V I=20mA R=650Ω 2V