1.4. Особенности лабораторной установки

Испытания светодиодов различного свечения (от инфракрасного до белого) производятся на стенде, упрощенная схема которого приведена на рис. 3.13).

Рис. 3.13. Упрощенная схема измерений

1 – светодиод; 2 – источник постоянного напряжения; 3 – электронный вольтметр; 4 – электронный амперметр; 5 – шестиполюсный переключатель полярности; 6 – потенциометр; 7 –люксметр с фотодиодным датчиком.

В процессе испытаний производится анализ ВАХ (рис. 3.8, в) различных светодиодов.

По мере того, как увеличивается ток через светодиод, возрастает его световой поток. Люкс-амперные характеристики – зависимости интенсивности света от тока, протекающего через светодиод (рис. 3.9, г) исследуются с помощью люксметра, приемным элементом которого выступает фотодиод, включенный в режиме фотогенератора. Шкала люксметра градуируется в единицах освещенности (Лк – люкс).

Цветовая гамма светодиода оценивается визуально; свечение ИК-светодиода может быть обнаружено некоторыми видами фотокамер мобильных телефонов.

Обработка результатов ВАХ, расчет длины волны излучения оценивается по методике, описанной выше.

2. Подготовка к работе

Лабораторная работа относится к темам: P-n-переход, ″Реальные диоды″, ″Светодиоды″, ″Фотодиоды″. Предварительно необходимо выполнить задания контрольной работы (РГЗ).

В "заготовке" к работе следует описать:

– строение, схему замещения, вольтамперные и люкс-амперные характеристики различных светодиодов,

– влияние сопротивления различных слоев диода на ВАХ;

– взаимосвязь между шириной запрещенной зоны и длиной излучаемой волны; написать количественные соотношения;

– особенности маркировки и применение светодиодов;

– алгоритм определения сопротивления структуры светодиода, U_{пр пред}, E_з,  и  излучаемых волн светодиода;

– строение и принцип работы фотодиодов, режимы его работы, применение в люксметрах.

3. Измерения и обработка результатов.

3.1. Ознакомьтесь со стендом, с работой электронных приборов. По разрешению преподавателя включите питание установку.

Количество исследуемых светодиодов определяется преподавателем.

3.2. Установите светодиоды на стенд. Одновременно, установите датчик люксметра вблизи светодиодов.

Используемые светодиоды могут иметь три вывода. С помощью переключателя полярности определите особенности схемы включения светодиода: какой вывод – является общим, какие выводы подсоединены к p или nобластям, как установить прямое смещение?

3.3. При комнатной температуре снимите вольтамперную характеристику исследуемых диодов в области прямых смещений (табл. 3) вплоть до максимально возможных значений напряжения.

Определите напряжение и силу тока, при котором происходит начало видимого свечения светодиода. Одновременно, по мере увеличения тока через светодиод снимайте люкс-амперную характеристику прибора.

3.4. С помощью оптической призмы определите примерный состав излучения, видимый глазом.

Таблица 3.

Светодиод № ? ; состав ?, цвета в излучении _?_; _? _;_?_;
Результат испытаний			Расчетные параметры
U, В	I, мА	Ф, лК	R, Ом	Uпр.пред, В	Eз, эВ	 нм	, Гц	Цвет	Примечание
0	?	?	?	?	?	?	?	?
10-	?	?
12	?	?
точек	?	?
…	?	?
Uмах	?	?

3.5. Повторите измерения для всех исследуемых светодиодов, используя таблицы, аналогично, таблице 3.

3.6. Выключите установку.

3.7. Постройте ВАХ для различных светодиодов (на одном графике для сравнения), укажите их цвет свечения.

3.8. Для каждого светодиода в области больших прямых токов выделите линейную область, аналогично, представленной на рис. 3.10, г, кривая 1. По алгоритму, представленному выше, рассчитайте сопротивление R светодиода, включенное последовательно с p-n-переходом.

3.9. Рассчитайте значения и постройте ВАХ p-n-перехода каждого из исследуемых светодиодов (кривая 3).

3.10. Рассчитайте значение U_{пр пред} для каждого из исследуемых светотодиодов.

3.11. Используя значения U_{пр пред} оцените значения ширины запрещенной зоны E_з для каждого светодиода. Рассчитайте значения  и  волнизлучаемых каждым светодиодом.