Luminiscenčná dióda: Rozdiel medzi revíziami

Smazaný obsah Přidaný obsah
RibotBOT (diskusia | príspevky)
Rainbot (diskusia | príspevky)
d Robot automaticky nahradil text: (-t.j. +t. j.)
Riadok 20:
 
=== Jednofarebné (monochromatické) LED ===
Každá LED vyrobená iba z jedného druhu polovodiča má svoju charakteristickú vlnovú dĺžku, na ktorej emituje svetlo (danú prevažne šírkou zakázaného pásma [[polovodič]]a). Tuto vlnovú dĺžku je možné „nastaviť“ pomocou použitého druhu polovodiča (t. j. pomerom obsahu jednotlivých prvkov - zložiek - polovodiča) a u niektorých polovodičov (GaN) aj zmenou obsahu dotovacieho prvku. Takto je možné vyrobiť LED s tým istým substrátom v širokom spektre vlnových dĺžok.
Prakticky je možné vyrobiť LED vyžarujúce svetlo s vlnovými dĺžkami od 250 do 3 500 nm. LED s jedinou výkonovou špičkou sa nazýva monochromatická LED. [[vyžarovací spektrálny diagram|Spektrálna krivka]] vyžiareného svetla má v ich prípade tvar [[Gaussova krivka|Gaussovej krivky]], ktorá nie je širšia ako +/-25 nm. Monochromatické LED vyžarujú minimálne 90% celého [[žiarivý výkon|žiarivého výkonu]] v rozmedzí maximálne +/-10 nm. Reálne LED ale nemajú úplne ideálny spektrálny diagram a u niektorých typov sa prejavujú aj sekundárne maximá na iných vlnových dĺžkach. Avšak tieto sekundárne maximá nepredstavujú ani 1% z celkového výkonu.
 
Riadok 34:
=== Klasické LED vs. vysoko svietivé LED ===
[[Súbor:2007-07-24 High-power light emiting diodes (Luxeon, Lumiled).jpg|thumb|Výkonové vysokosvietivé LED. Základňa slúži zároveň ako chladič čipu.]]
Bežná LED má žiarivý výkon hlboko pod 5 mW. Je to spôsobené tým že vznikajúce elektrón-dierové páry v P-N priechode v homogénnom [[polovodič]]i pri zvyšujúcom sa prúde majú tendenciu rekombinovať nežiarivo (t. j. menia svoju energiu na teplo), a priechod sa prehrieva. Týmto je obmedzená prúdová hustota na priechode, a keďže polovodiče, z ktorých sa LED vyrábajú, majú pomerne veľkú hustotu porúch, a teda kvôli výťažnosti a spoľahlivosti je obmedzená maximálna možná plocha [[čipu]] na niekoľko mm², je tým obmedzený aj celkový prúd čipom.
Navonok to z elektrického hľadiska vyzerá tak, že limitujúcou fyzikálnou vlastnosťou je sériový [[odpor]] a strmosť [[Volt-ampérová charakteristika|V-A charakteristiky]] v otvorenom stave. Ak chceme LED prinútiť emitovať viac svetla, musíme zvýšiť napájacie napätie, čím sa zvýši aj prúd pretekajúci LED. Po prekonaní kritickej hodnoty prúdu dochádza k degradácii [[P-N prechod]]u a doslova k jeho pretaveniu v dôsledku vysokej teploty ''(viac ako 1000 °C)''. Preto kvôli zvýšeniu výkonu LED boli vypracované technológie, ktoré ich posúvajú ďaleko za hranice 5 mW vyžarovaného výkonu. Na dosiahnutie vyšších výkonov sa používajú polovodiče s menšou strmosťou [[Volt-ampérová charakteristika|V-A charakteristiky]] a s rozmernejším P-N prechodom alebo paralelizáciou P-N prechodov agregovaných (vrstvené P-N prechody) na tom istom čipe. Ďalej sa konštruujú multi-P-N prechodové LED, ktoré síce na úkor zvýšenia napájacieho napätia zvyšujú výsledný výkon. Najpodstatnejšou zmenou je však použitie tzv. heteropriechodu (t. j. P a N vrstvy sú z rozdielnych polovodičov), u ktorého je možné dosiahnuť vyššiu tzv. injekčnú účinnosť, následkom čoho viac elektrón-dierových párov rekombinujúcich žiarivo než nežiarivo aj u veľkých prúdov. Dnes je možné zohnať LED s výkonom aj viac ako 1 W! LED, ktoré dosahujú [[svietivosť]] viac ako 100 [[Kandela|mCd]] sa hovorí vysokosvietivé (ultrabright) LED.
 
=== Laserové diódy ===
Riadok 42:
Laserové LED nie sú úplne laserové. Aj keď ich svetlo vzniká na základe stimulovanej emisie, nemožno ich považovať za pravý [[laser]], ale iba za zdroj laseroveho svetla. Z definície [[laser]]ového svetla je zrejmé, že sa laserové LED majú vyššie nároky na parametre ako klasické LED. Predovšetkým majú laserové LED užšiu šírku pásma v ktorom vyžarujú (max. +/-5 nm).
Smerovosť a rozbiehavosť vyžarovaného lúča LED alebo surovej laserovej LED (bez rezonátora alebo s poškodeným rezonátorom) je približne rovnaká (avšak v prípade laserovej LED je sústredený do jednej roviny, podľa toho ako sú usporiadané vrstvené P-N prechody laserovej LED).
Laserové diódy sa vyrábajú v dvoch usporiadaniach: vyžarujúce z hrany (edge emitting), u ktorých rezonátor je tvorený prirodzeným lomom okraju čipu; a vyžarujúce z povrchu (VCSEL - vertical cavity surface emitting laser), kde rezonátor je tvorený striedajúcimi sa vrstvami polovodičov rôzneho zloženia, tvoriac [[Braggov reflektor]] pod a nad žiarivou oblasťou (t. j. PN priechodom). Niekedy sa laserové LED vkladajú do externých rezonátorov.
Základným problémom u laserových diód je chladenie a stabilizácia výkonu (ktorý podobne ako u LED závisí silne od teploty).