LEDのI-V特性

はじめに

LED は、長年にわたって成長し、最も広く使用されている半導体ダイオードになりました。その成功の秘訣は、さまざまな機能とアプリケーションのクラスターを持つことにあります。順バイアス状態で接続すると、可視光または不可視赤外光を放出できます。簡単に言えば、LEDは電気エネルギーを光エネルギーに変換するデバイスと言えます。 LED には、信号機、電子機器や電化製品の表示灯など、幅広い用途があります。 LED と LED の IV 特性について詳しく説明します。

LED とは?

LEDは、電流を流すと発光する半導体光源の一種です。 LED は、PN 接合ダイオードと同様の電気的特性を持つ特殊なタイプのダイオードと言えます。つまり、LED はダイオードの一種であり、順方向にのみ電流を流し、逆方向の電流の流れを遮断します。この順方向電流が流れると、LED は、さまざまな色の波長の可視光、リモコンで使用される赤外線、またはレーザーのような光のいずれかのかなり狭い帯域幅を放出します。 LED は、最も目に見えるタイプのダイオードであることが証明されています。

私たちが知っていて使用しているすべての半導体ダイオードは、固有の記号で表されています。同様に、LED も固有の記号で表されます。 LED のシンボルは、ダイオードから離れた方向を指す矢印を除いて、PN 接合ダイオードのシンボルに似ています。この矢印は、ダイオードが発光していることを示しています。 LED の IV 特性は、順バイアス状態のダイオードと同じです。

LED はどのように機能しますか?

LED は、自然放出のメカニズムによって発光します。 LED のような半導体は、導体帯と価電子帯という 2 つのエネルギー帯を持つという特徴があります。伝導帯はより高いエネルギー レベルのバンドであり、価電子帯はより低いエネルギー バンドです。コンダクターバンドとバイオレンスバンドの間の領域は「バンドギャップ」と呼ばれます。光エネルギーは、電子が高エネルギー帯、つまり伝導体バンドからジャンプして、より低いエネルギー帯、つまり価電子帯に落ちるときに生成されます。

LED は電流に依存するデバイスであることに注意してください。つまり、あらゆる形態の光を発するために、LED に電流を流す必要があります。 LED の光出力強度は、LED を流れる順方向電流に正比例します。つまり、LEDに流れる電流が大きいほど、光の出力強度が高くなります。直列抵抗は、LED を「電流制限」するために使用されます。これにより、LED が過剰な電流の流れから保護されます。 LEDと電源の間に抵抗を入れないと電流が流れすぎて瞬時に破壊してしまいます。

LED の I-V 特性

I-V特性は、電気部品の電流-電圧特性に他なりません。つまり、さまざまな印加電圧値における電子部品の動作を表しています。 LED の IV 特性は、流れる電流と印加される電圧の関係を表します。

グラフの形で表される LED の IV 特性は、LED の抵抗と動作領域に関する貴重な情報を提供します。 LED の IV 特性は、電気回路のどこでどのように使用できるかを分析するのに役立ちます。 LED の IV グラフでは、電流ではなく制御が容易なため、電圧 (V) が x 軸に独立変数として表示されます。これにより、y 軸で表される電流が残ります。

LED の IV グラフ

LED の IV グラフは、LED を流れる電流と LED の両端の電圧との関係を表したものです。

LED の IV グラフから観察するポイント:

• LED の順方向電圧はバンド ギャップに等しくなります。赤から紫へと昇順で増加します。
• 半導体の可視スペクトルのエネルギー ギャップは 1.8 eV から 3 eV で、赤は 1.8 eV より前、紫は 3 eV より後です。
• 色が混ざっている場合は特に悪い考えであるため、LED に並列に電力を供給することはお勧めしません。たとえば、赤、緑、青の LED が 2.0V 電源に並列に接続されている場合、
  という結果になります。
  • 赤 – 44mA
  • 緑 – 12mA
  • 青 – 3mA
• 赤が現在の大部分を占めることになります
• 赤外線 LED の順方向電圧が最も低い

結論

多くの利点があるため、LED スクリーン、エネルギー効率の高いライトから赤外線ライトまで、あらゆる場所で LED の使用が見られます。 LED で動作する回路を設計し、LED を最大限に活用する方法を理解するには、LED の I-V 特性を理解することが重要です。

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