Разница между Светодиодом и Фотодиодом

Одно из основных различий между Светодиодом (LED) и Фотодиодом связано с принципом их работы. Светодиод — это устройство, которое работает по принципу электролюминесценции, то есть люминесценции, возбуждаемой электрическим полем, тогда как работа Фотодиода связана с фотовольтаическим принципом, при котором под воздействии света в веществе возникает напряжение или электрический ток. 

При наличии внешнего потенциала на светодиоде он излучает свет. Тогда как в фотодиодах необходимо обеспечить некоторую внешнюю световую энергию, чтобы обеспечить проводимость через устройство. В этой статье вы познакомитесь с некоторыми другими важными различиями между ними.

Содержание

  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое Светодиод?
  3. Что такое Фотодиод?
  4. В чем разница между Светодиодом и Фотодиодом?
  5. Заключение

Что такое Светодиод

LED — это аббревиатура, используемая для обозначения светодиода. По сути, это устройство с прямым смещением, которое излучает свет, когда на его клеммы подается внешний потенциал. Работа светодиода основана на принципе электролюминесценции. При наличии внешнего потенциала происходит рекомбинация электронов и дырок. Из-за этой рекомбинации выделяется некоторая энергия в виде тепла или света. Но в светодиодах высвобождение большей части энергии происходит в виде света. По этой причине эти диоды обладают способностью излучать свет.

Структура светодиода
Структура светодиода

Теперь возникает вопрос, какой фактор определяет излучение света через светодиод? Этим фактором является полупроводниковый материал, используемый для изготовления диодов. Когда диоды изготавливаются из кремния или германия, рекомбинация производит энергию в виде тепла. В то время как в случае материалов GaAsP (арсенид фосфида галлия) или GaP (Фосфид галлия) большая часть энергии излучается в виде света.

Принцип работы светодиодов заключается в следующем: Когда «p-n» переход смещен в прямом направлении, сторона «p» подключена к положительной клемме батареи, а сторона «n» подключена к отрицательной клемме батареи. Так как противоположные заряды притягиваются, а подобные заряды отталкиваются, следовательно, когда мы прикладываем прямое напряжение, дырки испытывают силу отталкивания от положительного вывода и движутся к «n» стороне, тогда как электроны перемещаются со стороны «n» на сторону «p». Таким образом, как свободные электроны, так и дырки переносят электрический ток в прямом смещенном состоянии. В то время как в условиях обратного смещения имеется поток только неосновных носителей, поэтому ток протекает очень маленький и проводимость не возникает.

В нашем случае, в прямом смещенном состоянии дырки, присутствующие в «р» стороне, отталкиваются при подключении к ней положительной клеммы батареи. И электроны, присутствующие в стороне «n», отталкиваются при подключении к ней отрицательной клеммы батареи. Эта сила заставляет дырки и электроны рекомбинировать после преодоления потенциального барьера. Рекомбинация в среде происходит посредством исчезновения пар свободных носителей с противоположным зарядом, при этом выделяется энергия.

Свободные электроны присутствуют в зоне проводимости, и эта зона находится выше валентной зоны. Валентная зона содержит дырки. Таким образом, электроны присутствуют в более высоком энергетическом состоянии и, чтобы соединиться с дырками, присутствующими в более низком энергетическом состоянии, они должны выделять некоторую энергию. И такие материалы, как GaAsP или GaP, выделяют эту энергию в виде света. То есть, светодиод излучает свет из-за рекомбинации электронов и дырок, когда ему предоставляется внешний потенциал.

Читайте также:  Разница между А1С и Глюкозой

Что такое Фотодиод

Само название «фотодиод» говорит о его работе. По сути, фотодиод — это устройство, работа которого зависит от предоставляемого ему освещения. Фотодиод — это диод с обратным смещением, поскольку он работает в обратном режиме. На рисунке изображен обратносмещенный «p-n-переход», на котором изображен фотодиод:

Структура фотодиода
Структура фотодиода

На приведенном выше рисунке, «p-n-переход» устройства подвергается воздействию света. В обратном смещенном состоянии на «p-n-переходе» существует широкая обедненной область. В обедненной области присутствуют нейтральные атомы, так как эта область обеднена носителями заряда. Даже при отсутствии внешнего освещения на стыке, то за счет обратного приложенного потенциала, неосновные носители будут течь и генерировать обратный ток утечки. Этот ток называется как темновой ток.

Но как только переход снабжается внешним светом, то из-за повышения температуры перехода электрон и дырка, присутствующие в обедненной области, освобождаются. Таким образом, их движение производит электрический ток.

С увеличением интенсивности излучаемого света температура перехода также увеличивается. С увеличением температуры генерация пары электрон-дырка также будет увеличиваться, что в результате увеличивает ток, протекающий через устройство.

В чем разница между Светодиодом и Фотодиодом

  • Светодиод преобразует электрическую энергию, подаваемую на его клеммы, в эквивалентную световую форму. Напротив, фотодиод способен преобразовывать поступающую световую энергию в эквивалентную электрическую форму.
  • Светодиод работает только в прямом смещенном состоянии. В то время как фотодиод-это в диод с обратным смещением.
  • Поскольку светодиоды смещены в прямом направлении, у них нет тока утечки. Тогда как из-за обратного приложенного напряжения на выводах фотодиода протекает обратный ток утечки, который известен как темновой ток.
  • Светодиоды изготавливаются из таких материалов, как арсенид галлия, фосфид арсенида галлия или фосфид галлия. В отличие от этого, фотодиоды изготавливаются из таких материалов, как кремний, арсенид индия и галлия.
  • Светодиод способен излучать свет, но не может его обнаружить. Однако фотодиод может обнаруживать свет, но не может его испускать.
  • Светодиоды в основном применяются в электронных системах индикации, освещении транспортных средств, в системах световой индикации. В то время как фотодиоды применяются в солнечных панелях, в логических схемах и телевидении.

Заключение

Из приведенного выше обсуждения мы можем сделать вывод, что хотя светодиод и фотодиод оба являются двумя типами диодов. Но их принципы работы совершенно отличаются друг от друга. Светодиод работает по принципу электролюминесценции, тогда как Фотодиод работает в соответствии с фотовольтаическим принципом. Это является причиной того, что оба находят применение в разных областях.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *