E.SmerieriScuola Estiva di Fisica Genova I LED e la costante di Planck

2 Emissione di Luce nei Semiconduttori E conduction band Band gap + - electron valence band Si: E g = 1.1 eV GaAs: E g = 1.4 eV, = 880 nm AlAs: E g = 2.2 eV, = 565 nm hole h Electron-hole recombination Costante di Planck

3 Caratteristiche principali dei materiali comunemente usati come emettitori di luce. MaterialeFormulaEnergy Gap Lunghezza d'onda Fosfuro di GallioGaP2.24 eV550 nm Arseniuro di AlluminioAIAs2.09 eV590 nm Arseniuro di GallioGaAs1.42 eV870 nm Fosfuro di IndioInP1.33 eV930 nm Arseniuro di Alluminio-GallioAIGaAs eV nm Fosfuro-Arseniuro di Indio-GallioInGaAsP eV nm

4 LED VISIBILI discreti Dati caratteristici I F [mA] V F [V] [nm] LED ROSSO LED ROSSO LED ARANCIO LED GIALLO LED VERDE LED VERDE LEDBLU LEDBLU LEDBIANCO °K LED RGB /3.5/ /525/470

5 LED NON VISIBILI discreti Dati caratteristici I F [mA] V F [V] [nm] INFRAROSSO INFRAROSSO ULTRAVIOLETTO ULTRAVIOLETTO

6 Alcune applicazioni dei LED Indicatori su pannelli di controllo e strumentazione Display a sette segmenti e alfanumerici Trasmettitori per sensori luminosi Sorgenti di luce per fibre ottiche Rossi o gialli nelle camere oscure per fotografia Torce elettriche Indicatori nelle automobili Rossi o gialli come indicatori e display [alfa]numerici dove deve aversi una visione notturna Semafori

7 Identificazione dei pin Anodo Catodo Lato piatto - + Per memorizzare ricordarsi: Catodo Corto

8 Semplici esperienze sui LED LED R E La polarizzazione è inversa! Il LED è spento LED R E Il LED è acceso La polarizzazione è diretta! Dimensionamento della resistenza 1 2

9 Rilievo della caratteristica V F - I F del LED Misura della tensione V F ai capi del LED Misura della corrente I F che circola nel LED Resistenza di circa 100 (1 W) Il campo di variazione della tensione continua E deve essere tale da permettere una variazione di corrente di circa 50 mA A LED R V E

10 Rilievo della caratteristica V F - I F del LED

11 Alimentazione duale per lOp.Amp.

12 Alimentazione duale

13 Rilievo della caratteristica V F - I F del LED VOLTMETRO AMPEROMETRO Inserire qui il LED Alimentazione del circuito GND -15V +15V

14 LED a confronto [mA] [V]

15 Curva caratteristica di un LED [mA] [V]

16 Approssimazione nella zona lineare La determinazione di m ed n è fatta utilizzando i valori sperimentali di I F e V F VgVg R serie VFVF IFIF VFVF a b IFIF

17 Determinazione della E g 1.si prendono in considerazione due punti nella zona rettilinea del grafico e da questi si ricava R serie 1.con il valore della resistenza R serie calcolato in precedenza e con le coordinate di uno dei due punti si trova V g Calcolo manuale

18 Calcolo con EXCEL (i valori indicati sono per il LED Rosso) Determinazione della Eg Linea di tendenza [mA] [V]

19 Calcolo con EXCEL Determinazione della Eg

20 Valori sperimentali LED R serie [ ] V g [V] [nm] h[Js] ROSSO E-34 GIALLO E-34 VERDE E-34 BLU E-34