Fénykibocsátó dióda

A fénykibocsátó (fényemittáló) dióda (LED=Light Emitting Diode) működésének alapja, hogy a nyitó irányban előfeszített p-n átmenetben az n rétegből szabad elektronok haladnak a p rétegbe, ahol rekombinálódnak az ott többségi töltéshordozó lyukakkal. Hasonló módon a p rétegből lyukak haladnak át a határrétegen keresztül az n rétegbe, ahol az ott többségi töltéshordozó elektronokkal rekombinálódnak. Bizonyos félvezető anyagokban (ezek jellegzetesen 3 és 5 vegyértékű anyagok, pl. galliumarzenid) ez a rekombináció közvetlen fény (foton) kibocsátással jár. A keletkező fény színe az alapanyagtól, és a megfelelő arányban ötvözött adalékanyagoktól (pl. foszfor) függ. Jelenleg a vörös, zöld, sárga, narancs, kék színek különféle árnyalataiban, illetve fehér fényű fényemittáló diódákat gyártanak. A látható tartmányon kívüli fényre (pl. infravörös) is készítenek LED-et.

A LED-ek nyitóirányú karakterisztikája a szilíciumdiódához hasonló, azzal az eltéréssel, hogy a diffúziós potenciál nagyobb, pl. a vörös fényt kibocsátó (GaAsP) dióda esetén kb. 1,5V (1. ábra, az ábra jobb oldalán a fényemittáló dióda rajzjele látható), a más színt kibocsátó LED-ek diffúziós potenciálja még nagyobb (2-2,5V).

1. ábra: Vörös (GaAsP) LED nyitókarakterisztikája, és a LED áramköri rajzjele

Záróirányban a LED karakterisztikája a kristály erős szennyezése miatt már kevésbé hasonló a szilíciumdiódához, a letörési feszültség sokszor csak 3…5V.

A LED-eket különböző méretben, alakban (kerek, nyíl alakú, stb.), más-más munkaponti áramhoz (általában 10…50 mA) ill. hatásfokkal gyártják. A jobb hatásfokú LED ugyanakkora munkaponti áram esetén nagyobb intenzitású fényt szolgáltat.

Szokás vörös és zöld fényű LED-et egy (színtelen) műanyag tokban gyártani. Az egyik kivezetés (pl. a két katód) közös, ezt, és a diódák anódját vezetik ki. Így ugyanaz a LED vörös, zöld, ill. mindkét fény bekapcsolásakor sárga színt bocsát ki.

A LED-ek jelölése

A LED (fényemittáló dióda) katódját a műanyag búra peremének letörésével szokták jelölni (2.ábrán bal oldalt). Gyári új állapotban az anód kivezetés hosszabb, a katód rövidebb szokott lenni.

2.ábra: LED és bekötése

A hagyományos kialakítású LED katódja az áttetsző műanyag burán belül láthatóan egy „tálcát” tart, amelybe az anódtól egy vékonyabb vezeték érkezik be. (Speciális, nagy fényerejű LED-ek esetében előfordul, hogy az anód tartja a „tálcát”.) A fenti három ismérv alapján könnyen megállapítható, hogy melyik kivezetés a katód. Az ábra jobb oldalán 3 ill. 5 mm. átmérőjű piros, sárga és zöld LED-ek, a jobb szélen 5 mm. átmérőjű közösen tokozott piros/zöld LED látható (a három kivezetés közül a középső a közös katód).

Alkalmazások

A LED-et beavatkozónak tervezték. Használható fényérzékelőnek, fotodiódának is. Karakterisztikája feszültség-stabilizálásra is alkalmassá teszi.