Практически у каждого из нас в доме есть множество электроприборов, оснащенных светодиодами. Мы освещаем ими помещение, обеспечиваем дополнительную подсветку растениям и любимым рыбкам. Светодиоды подсказывают нам состояние телевизоров и компьютеров, мастера маникюра с их помощью наращивают ногти. Но далеко не все знают о том, что эти полупроводниковые приборы обладают некоторыми удивительными свойствами. Именно об этих свойствах и пойдет речь в данной статье.
Свето- или фото-?
Оказывается, любой светодиод может не только излучать, но и улавливать свет. То есть, по сути, это готовый фотодиод. Каждый из вас, кто имеет под рукой мультиметр и любой светодиод может в этом убедиться. Достаточно осветить полупроводник той же лампой или солнечным светом, как на его выводах появится напряжение.
Конечно, напряжение это меньше, чем у фотодиода и это понятно – он не под то «заточен». Тем не менее, этот прибор имеет и некоторые преимущества. Основное – селективность. Обычные кремниевые фотодиоды улавливают свет в очень широком спектре. Светодиод же имеет гораздо более узкую полосу приема, которая зависит от цвета излучения кристалла:
- УФ (365-400 нм) – УФ излучение до 400 нм.
- Синий (460 нм) – УФ, фиолетовый, синий.
- Зеленый (525 нм) - УФ, фиолетовый, синий, зеленый.
- Красный (640 нм) – все кроме УФ.
- ИК (940 нм) – весь диапазон от УФ до ИК.
Как видно из списка, полоса чувствительности к различным длинам волн постепенно расширяется с увеличением излучаемой длины волны. Имеет ли такое свойство практическое применение? Безусловно. Во-первых, УФ светодиод – отличный датчик УФ излучения, хотя стоит меньше УФ фотодиода и не требует дополнительных фильтров. С его помощью можно, к примеру, быстро определить качество очков, защищающих от ультрафиолета, да и любых других УФ фильтров.
Полезно! Достаточно сделать простенький прибор со спичечную коробку и проверять очки можно прямо в магазине. А с изготовлением такого прибора справится даже начинающий радиотехник-любитель.
Еще одно применение обратимости светодиодов – использование его в оптических линиях передачи данных. Прелесть такого применения состоит в том, что в конструкции светодиод может исполнять роль как приемника, так и передатчика. Это упрощает конструкцию и не требует всевозможных призм. Достаточно установить полупроводник напротив оптоволоконной линии.
Сдвигаем длину волны
Есть и еще одно интересное свойство светодиодов. Если их питать не постоянным, а пульсирующим током, то длина излучаемой прибором волны уменьшится. Причем чем выше частота пульсаций, тем больше сдвиг. Конечно, если частота пульсаций будет не особо велика, то уменьшение длины излучаемой волны не заметишь. Но если ее повысить до гигагерц, то изменение можно увидеть невооруженным глазом. Посмотрим, насколько сильно уменьшается длина волны при питании светодиодов напряжением СВЧ. В списке слева – цвет излучения при питании постоянным током, слева – СВЧ.
- Синий – УФ.
- Красный – синий.
И, пожалуй, все, поскольку полупроводники с желтым и зеленым свечением никак себя не проявили.
Бромистый этидий флюоресцирует от ультрафиолета (290 нм), излучаемого синим (460 нм) светодиодом
Что касается практического применения, то автор опытов рекомендует использовать синие светодиоды вместо ультрафиолетовых, имеющих большую стоимость. Но, во-первых, УФ светодиод хоть и дороже синего, но имеет вполне доступную цену. А, во-вторых, сэкономив на светодиоде, мы потратимся на СВЧ генератор, который будет стоить как пара сотен УФ диодов. Нет, конечно, если у вас в доме горы СВЧ генераторов, то вся эта пляска с бубном имеет смысл.
Любопытно, что при сильном охлаждении светодиоды тоже уменьшают длину излучаемой волны. Так красный диод, охлажденный жидким азотом, начинает излучать желтый свет, а желтый становится зеленым.
Итак, питание диодов СВЧ напряжением и охлаждение в жидком азоте дает интересный эффект, но практического применения, думается, такому свойству полупроводников не найти.
Всем пока!