Світлодіод - діод з простим P-N переходом, головною особливістю якого є те, що він випромінює світло, коли через нього проходить струм. Використовується в багатьох цифрових дисплеях, а також в інших типах індикаторних пристроїв.
Принцип роботи світлодіода
Основні робочі характеристики будь-якого светоизлучающего діода схожі з характеристиками звичайного діода. Коли подається напруга, то електрони рухаються від матеріалу N-типу через P-N перехід і з'єднуються з отворами в матеріалі P-типу. У звичайних діодах енергія, яка виникає в результаті з'єднання електронів з отворами, виділяється у вигляді тепла. Однак, коли мова йде про світлодіодах, то енергія в них виділяється в першу чергу у вигляді світла.
Світлодіоди можуть виготовлятися таким чином, що будуть випускати червоний, зелений, блакитний, інфрачервоний або ультрафіолетове світло. Це досягається шляхом зміни кількості і типу матеріалів, які використовуються в якості присадки. Яскравість світла також може змінюватися, що здійснюється за допомогою управління кількістю струму, що проходить через світлодіод. Однак, як і будь-який інший діод, СІД має граничні значення струму, які він може витримати.
Де використовуються світлодіоди
Однією з основних областей застосування світлодіодів є використання їх в якості сигнальних лампочок. Наприклад, цей прилад може використовуватися для того, щоб проконтролювати чи йде по ланцюгу струм або вона знеструмлена.
Ланцюг з сигнальною лампочкою є ряд приладів, послідовно з'єднаних між собою: світлодіод, резистор, вимикач і джерело постійного струму.
Схема типової ланцюга з сигнальною лампочкою
У випадку вимкнення ланцюга з сигнальною лампочкою замкнутий, то напруга прямого зміщення від джерела струму подається на світлодіод (який розроблений таким чином, щоб спрацьовувати тільки, коли є пряме зміщення). Електрони, які прориваються через P-N перехід, з'єднуються з отворами, в результаті чого енергія вивільняється у вигляді світла. Резистор, встановлений в цьому ланцюзі, обмежує протікання струму по ній, з тим, щоб захистити світлодіод від пошкоджень, які може викликати надмірний струм.
Світлодіоди можуть також використовуватися в цифрових дисплеях, наприклад, в наручних годинниках або калькуляторах.
За допомогою можна показати різних комбінацій з семи елементів на дисплеї можна відображати будь-яку цифру від нуля до дев'яти.
Цифровий дисплей на калькуляторі з семи елементів
Кожен світлодіод з'єднаний послідовно з резистором і вимикачем, де кожен вимикач представляє собою зовнішню керуючу ланцюг. Вимикачі мають позначення від А до G, щоб відповідати елементам дисплея. Сім послідовних проводів з'єднані паралельно з джерелом постійного струму. Для того, щоб подати харчування на будь-якої світлодіод, замикається відповідний вимикач. Кожен послідовно включений в ланцюг резистор обмежує струм, що проходить по дроту, і, тим самим, запобігає пошкодженню світлодіодів від надмірно великого струму.
Схема зовнішньої ланцюга управління для цифрового дисплея калькулятора
Цифри з'являються на цифровому дисплеї в результаті різних сполучень семи вимикачів. Наприклад, якщо вимикачі А і В замкнуті, то відповідні елементи на дисплеї загоряться і утворюють цифру 1. Подібним же чином цифра 2 може бути утворена за допомогою вимикачів A, C, D, F і G, які будуть замкнуті одночасно.
Замикаючи відповідні вимикачі в певних комбінаціях, на дисплеї можна отримувати цифри від 0 до 9. Якщо елементи розташувати трохи іншим чином, то на дисплеї можна отримати знак плюса, мінуса, десяткові точки або ж букви алфавіту.
Світлодіоди можуть використовуватися навіть для забезпечення штучного освітлення для росту рослин. Основними перевагами світлодіодів в цьому випадку є: низьке споживання електрики і тепловиділення, а також можливість налаштування необхідного спектра випромінювання.
P-N перехід точка в напівпровідниковому приладі, де катод анод стикаються
Тунельний діод діод, характеристики якого відрізняються від характеристик звичайного діода
Тріод електронна лампа з трьома елементами: катод, анод і керуюча сітка
Тетрод діод з чотирма елементами: катод, анод, керуюча сітка і сітка-екран
Стабілітрон спеціальний діод, здатний працювати в умовах зворотного зсуву