光电子发射器的应用与发展趋势

发光二极管（LED）是一种发射光的二极管。

发光二极管把电流在PN结内部转变为光。发光二极管是由混合晶体组成的，如GaAs、GaAsP、GaP或GaN。半导体材料和掺杂决定了发光的颜色（表9-24），掺杂有如氮（N）或磷（P）并根据其掺杂量而产生不同颜色的光。有单发光二极管（表9-25）、双发光二极管和闪光二极管。为了表示字母和数字，则在一个8字形中排列了多个影线发光二极管（7段显示，表9-25）。其他显示方式有14段和16段。发光二极管总是以导通方向工作，如图9-63所示。为此，在数据页（见附页）中给了发光二极管的导通特性曲线。从特性曲线得出一只红色发光二极管的导通电压为U_F=1.6V。常用发光二极管的工作电流I_F为10～20mA，电压U_F为1.5～1.7V。根据二极管的型号，其最大电流I_max不应超过50mA，因此必须有一只图9-63所示的电阻来限制其电流。

图9-63 发光二极管基本电路

表9-24 发光二极管用半导体材料

表9-25 发光二极管的结构类型

发光二极管的串联电阻：

式中 R_V——串联电阻；

U₁——电源电压；

U_F——导通电压；

I_F——导通电流。

CQX35发光二极管数据页见附页。

计算例题：

把一个CQY35型的发光二极管接到电源电压U₁=DC12V上，导通电流I_F应为10mA。a）由特性曲线（附页）确定其电压U_F；b）计算串联电阻R_V并按E12系列（附页）选取电阻；c）串联电阻R_V不允许超过多大值？

解：

a）由附页特性曲线得：在I_F=10mA时U_F=1.63V

b），选择1.2kΩ

c）串联电阻必须限制I_Fmax=50mA，由特性曲线得U_F=1.72V

发光二级管的光效率可达50lm/W。发光二极管用于指示器件，如在测量技术中、在汽车导航装置中以及手电筒中。发光二极管的优缺点见提要。(www.xing528.com)

提要：发光二极管的优、缺点

优点

•无时延。

•寿命长（≈10000h）。

•功率损耗少。

•可以为全色。

•调光性（0～100%）。

•低故障率。

•工作电压低。

缺点

•光强低。

•大多数情况下仅可用作信号。

如图9-64所示，若要使发光二极管在交流电压下工作，则不允许超过最大LED截止电压（多为5V）。因此，为了在负半波时限制截止电压，则把一个二极管R₃并联到发光二极管P₁上，这样可把发光二极管的截止电压限制在0.7V。

图9-64 以交流电压工作的LED

激光器二极管 如图9-65所示，把电能转换为富有能量的射线的激光器二极管也称为半导体激光器。激光器电路板主要由一个有PN结、以导通方向工作的半导体晶体组成，如砷化镓。对于激光器的活性，最重要的是在激光电路板内部构成光学谐振器的边界层。

由激光器二极管辐射出的激光射线经过光学透镜系统聚焦。根据辐射出的激光射线的波长，在可见光范围内有一定的颜色，如波长为530mm时是红色光。

激光器二极管在以50mA电流工作时需要2V的电压。由于激光器二极管对过电流和过电压敏感，所以在工作时，如图9-65所示，对激光器二极管附加了一个光敏二极管。光敏二极管的作用为监视之用，利用二极电流控制激光器二极管。此外，由于在极小的空间中因激光射线而达到高能量密度，所以应注意激光器二极管应有足够的冷却措施。

激光器二极管用于激光器打印机、CD-ROM传动机构、音频CD播放器和DVD播放器以及长度测量。由于能密度高，所以激光射线会损伤眼睛和烧伤皮肤，因此对如计算机领域和对激光器指示器的功率应限制在1mW。

图9-65 激光器二极管的结构与线路符号