Диод как прибор имеет два вывода и, как правило, - один p-n переход (есть двухбазовый диод).
Все диоды можно разделить на 2 группы- выпрямительные диоды и специальные:
1) НЧ, ВЧ, импульсные, силовые
2) на основе эффектов: пробоя, барьера, отрицательного сопротивления при туннельном эффекте.
По технологиям и применению различают
кремниевые сплавные диоды – для выпрямления тока с f≤5кГц.
Диффузные диоды – до100кГц
эпитаксиальные с барьером Шотки – до 500кГц
арсенид-галлиевые диоды – до n МГц
УГО СТРУКТУРА
Статические параметры выпрямительных диодов:
| Тип | Технология изготовления | Iобр | Uобр | Iпр | uпр |
| Д247 | сплавной | 1,5 | |||
| КД213 | диффузный | 0,2 | 1,0 | ||
| КД2998 | эпитаксиальный | 0,6 |
Динамические параметры силовых диодов.
Tвост – время обратного восстановления – основной параметр диода.
Tнар – время нарастания прямого тока
tрасс – время рассас.н/н fмакс – предельная частота без снижения других параметров.
Tвост = τρ ln(1+Iпр/Iобр)
tрасс = 0,35 τρ
tнар – exp инерционность диффузии.
Графическая иллюстрация процессов переключения диода в схеме однополупериодного выпрямления с резистивной нагрузкой импульсного напряжения ±U прямоугольной формы:
Рис.4.1
Разряд эквивалентной емкости перехода в интервале t2-t3 после изменения полярности Uвх поддерживает переход в открытом состоянии, но направление тока меняется на противоположное.
t3-t2=tрассас. t4-t3=tвост запирающих свойств. Такова динамика переключений
t1-t0= время стационарного режима I=Iн=Uвх/Rн
Примеры: Расчет мощности потерь Pд
Рдиода=Рпр+Робр+Рвост, где Рпр=Iпр.ср.Uпр.ср.;Робр=IобрUобр;Рвост=0,5Iпр.срUпр.ср.τρfповт.
допустимая мощность рассеяния Ррасс.=IпрUпр≥Ррасс.раб.
Гипербола UпрIпр=const для прямого включения. Если задано увеличение Imax, то обязательно надо уменьшить Uпр, и наоборот иначе сгорит. При переключениях макс. мощность потерь повышается, но длительность всплесков небольшая, энергия потерь возрастает не на много при низких частотах, т.к. E≈Р∆t. На ВЧ потери увеличиваются существенно, особенно при импульсной форме. При гармонической форме и низкой частоте импульса переключения отсутствуют, поэтому Рд уменьшается.
В качестве выпрямляющего электрического перехода применяют р-n-переход, гетеропереход или выпрямляющий контакт металла с полупроводником. Подавляющее большинство полупроводниковых диодов представляет собой структуру, состоящую из областей n-типа и р-типа, имеющих различную концентрацию примеси и разделенных электронно-дырочным переходом. Область с высокой концентрацией примеси (порядка 1018 см"3) называют эмиттером, область с низкой концентрацией примеси (порядка 1014~1016cm~3) называют базой. Существуют различные методы создания электронно-дырочных структур. При изготовлении р-n-структуры методом вплавления в кристалл германия со слабо выраженной электронной электропроводностью вплавляют таблетку индия, галлия или бора. В процессе термической обработки таблетка и прилегающий к ней слой германия расплавляются, и германий растворяется в расплавленной примеси. После остывания на поверхности кристалла образуется тонкий слой германия с резко выраженной дырочной проводимостью. Электронно-дырочный переход в этом случае получается резким.
При изготовлении диода диффузионным методом на поверхности кремниевой пластины со слабо выраженной электронной электропроводностью методом вакуумного напыления создают слой алюминия. В процессе термической обработки атомы алюминия диффундируют вглубь кристалла, в результате чего образуется с той с дырочной проводимостью. Особенностью диодов, полученных этим способом, является то, что концентрация введенной примеси уменьшается с глубиной, поэтому p-n-переход получается плавным.
При изготовлении диодов методом эпитаксиального наращивания на кремниевую пластину с определенным типом электропроводности осаждают атомы кремния из паров хлорида кремния, содержащего донорную или акцепторную примесь. Осаждающиеся атомы повторяют кристаллическую структуру кремниевой пластины, в результате чего образуется монокристалл, одна часть которого имеет электронную проводимость другая – дырочную.
На рис.4.2 показана р-n-структура, изготовленная по комбинированной технологии, широко используемой при производстве интегральных схем. На кремниевой подложке n+-типа выращивают эпитаксиальный слой n-типа. Затем поверхность выращенного слоя окисляют, в результате чего образуется слой SiO2 толщиной около 1 мкм, в котором создают окна и через них методом диффузии вводят акцептор- примесь, изменяющую тип электропроводности выращенного кристалла. В результате образуется р+ -слой с высокой концентрацией примеси, отделенный от n-области электронно-дырочным переходом. Затем осуществляют омические контакты с п+- и р+-областями путем напыления алюминия.
К онцентрация примеси в базе всегда меньше, чем в эмиттере, поэтому электронно-дырочный переход оказывается сдвинутыми в область базы, то есть является несимметричным. Вследствие низкой концентрации примеси база обладает значительным сопротивлением г'б. Ширина базы W6 во многих случаях оказывается меньше диффузионной длины дырок Lp.
В силу особенностей структуры вольт-амперная характеристика диода отличается от вольт-амперной характеристики идеального р-и-перехода. На рис. 4.3 для сравнения представлены характеристики диода и идеального р-n-перехода.
В области прямых напряжений вольт-амперная характеристика диода проходит более полого, чем вольт-амперная характеристика p-n-перехода, что объясняется наличием сопротивления базы г'в, вследствие чего к переходу прикладывается напряжение мпер= и - ir'e, поэтому уравнение вольт-амперной характеристики диода должно быть записано иначе.
Чем меньше концентрация примеси в базе, тем больше сопротивление г'6 и тем поло же проходит характеристика.
Напряжение и, обеспечивающее получение требуемого тока г, зависит от теплового тока i0, который, в свою очередь, зависит от концентрации дырок рп в электронной базе. В кремниевом полупроводнике щ ~ 1010 см~3, а в германиевом щ ~ 1013 см 3, поэтому тепловой ток кремниевых диодов на шесть порядков меньше теплового тока германиевых диодов. Следовательно, для получения одинаковых токов к кремниевому диоду должно быть, приложено более высокое прямое напряжение, чем к германиевому.
В диодах обратный ток возрастает при увеличении обратного напряжения, что объясняется тепловой генерацией носителей заряда в р-n-переходе и_проводимостью пленки на, поверхности кристалла, шунтирующей р-n-переход.
Температура влияет как на прямой, так и на обратный токи.
Пробоем диода называют резкое увеличение обратного тока при некотором значении обратного напряжения. Различают три вида пробоя: лавинный, туннельный и тепловой.
Туннельный пробой обусловлен туннельным эффектом, то есть «просачиванием» электронов сквозь тонкий потенциальный барьер. Он наблюдается в том случае, когда при подаче обратного напряжения возникает перекрытие энергетических зон (рис. 4.4), вследствие чего электроны могут переходить из валентной зоны р- области в зону проводимости n-области.
Для возникновения туннельных переходов необходимо, чтобы напряженность поля в переходе достигла определенной критической величины. Экспериментально установлено, что для германия Eкр = 3,7-105 В/см, для кремния Eкр ~ 1,4-106 В/см, что достижимо только в очень узких переходах, получаемых при высокой концентрации примеси.
Лавинный пробой происходит в результате лавинного размножения носителей заряда в переходе под действием сильного ноля. При высокой напряженности поля подвижные носители заряда на длине свободного пробега приобретают энергию, достаточную для ударной ионизации атомов, под действием которой появляются новые пары носителей заряда. При достаточно большой напряженности поля, когда исходная пара носителей заряда в среднем порождает более одной новой пары, ионизация приобретает лавинный характер, что вызывает лавинный рост обратного тока. При этом обратный ток ограничивается резистором, включе нным после довательно с диодом (Рис.4.5).
Тепловой пробой обусловлен перегревом p-n-перехода обратным током. Мощность, подводимая к переходу и нагревающая его, определяется обратным напряжением ио6р и обратным током гобр Одновременно с нагревом выделяющееся в переходе тепло передается металлическому основанию корпуса, на котором закреплен кристалл. Значение отводимой мощности пропорционально разности температур перехода Т и корпуса Ткор и обратно пропорционально тепловому сопротивлению RT
Вольт-амперные характеристики при разных видах пробоя показаны на рис. 4.6. Туннельный пробой происходит в очень узких переходах, имеющих толщину в доли микрометра, которая получается при концентрации примеси в базе, превышающей 1019 см~3. Напряжение туннельного пробоя не превышает 4 В. Лавинный пробой происходит в широких переходах, которые получаются при концентрации примесей в базе, не превышающей 1018см~3.- Напряжение лавинного пробоя больше 6 В. При снижении концентрации примеси напряжение лавинного пробоя возрастает. При концентрации примеси от 1018 до 1019 см"3 может возникнуть как лавинный, так и туннельный пробой. Часто эти два вида пробоя существуют одновременно. При этом напряжение пробоя лежит между 4 и 6 В.
При лавинном и туннельном пробое вольт-амперные характеристики идут почти вертикально. При этом при туннельном пробое на p-n-переходе устанавливается напряжение, обеспечивающее критическую напряженность поля, а при лавинном пробое устанавливается напряжение, обеспечивающее лавинное размножение носителей заряда. Ток при лавинном и туннельном пробое может достигать очень больших значений, что может привести к перегреву перехода и возникновению теплового пробоя. Чтобы этого не произошло, обратное напряжение на диод всегда подают через ограничительный резистор.
Тепловой пробой происходит в переходах с большими обратными токами. При этом рост тока при наступлении пробоя сопровождается снижением обратного напряжения, так как с ростом тока уменьшается сопротивление перехода из-за повышения температуры. Поэтому на вольт-амперной характеристике получается падающий участок. Тепловой пробой обычно сопровождается «шнурованием» тока, в переходе образуется локальный канал с высокой плотностью тока, что может привести к разрушению перехода.
Дифференциальные параметры связывают между собой малые изменения величин, определяющих работу диода. Ток в диоде является функцией двух независимых переменных — напряжения и и температуры Т.
При рассмотрении процессов в переходе было установлено, что в самом переходе и в областях, прилегающих к переходу, существуют электрические заряды, которые изменяются при изменении подводимого к переходу напряжения. Такое изменение зарядов воспринимается внешней цепью как электрическая емкость.
Барьерная емкость С6 характеризует изменение электрического заряда Q,iep внутри перехода вследствие изменения его ширины при изменении внешнего напряжения и.
Если переход плавный, то барьерная емкость обратно пропорциональна не квадратному, а кубическому корню из его ширины.
Диффузионная емкость Сд характеризует изменение избыточного заряда, накапливаемого в областях, прилегающих к переходу, при изменении подводимого к переходу напряжения:
диффузионная емкость прямо пропорциональна току.
Способность полупроводникового диода хорошо пропускать ток в прямом направлении и практически не пропускать его в обратном нашла широкое применение для выпрямления переменного тока. Схема простейшего выпрямителя представлена на рис. 4.8, а. Она содержит генератор переменного напряжения иг, нагруженный на последовательно включенные резистор и диод, поэтому напряжение источника иг перераспределяется между диодом (ид) и резистором (uR). Чтобы найти значения тока и напряжений иА и uR, надо представить вольт-амперные, характеристики диода и резистора в виде графиков (рис. 4.8, б) и найти их точку пересечения.
. При изменении мгновенных значений напряжения генератора нагрузочная линия, не изменяя своего наклона, перемещается влево или вправо. При этом изменяется положение точки пересечения графиков. Если же изменить сопротивление резистора, то изменится наклон нагрузочной линии.
Ток в цепи существует только в положительные полупериоды переменного напряжения, при этом к диоду прикладывается небольшое по величине прямое напряжение. В отрицательные полупериоды ток в цепи практически отсутствует, и все напряжение генератора подводится к диоду. В рассматриваемой схеме напряжение на нагрузке оказывается пульсирующим. Чтобы устранить эти пульсации, параллельно резистору включают конденсатор большой емкости (рис. 4.10, а). Графики, показывающие изменение токов и напряжений в такой схеме, показаны на рис. 4.10, б. Синусоидальная кривая изображает переменное напряжение генератора иг, а ломаная линия ABCD — выпрямленное напряжение ип. Ток через диод существует при условии иг > uR, то есть в интервалы времени tl...t2, ЬЪ..£А и т. д. Этот ток подзаряжает конденсатор, на котором удерживается напряжение, близкое к амплитудному значению напряжения генератора. В интервале времени 1г...и ток через диод отсутствует, и конденсатор медленно разряжается через резистор. Поэтому на конденсаторе получается примерно постоянное выпрямленное напряжение. Максимальное обратное напряжение £/обр.т в рассматриваемой схеме получается, когда щ = —UTm. Поскольку напряжение на конденсаторе также близко к Unw то наибольшее обратное напряжение на диоде равно примерно удвоенной амплитуде выпрямляемого напряжения.
В диодах, работающих на высокой частоте, при перемене полярности напряжения появляются импульсы обратного тока (рис. 4.11, а). Причиной возникновения этих импульсов является рассасывание накопленного в базе заряда.
Когда диод работает на низкой частоте, инерционность процессов накопления и рассасывания заряда не проявляется, так как время пролета носителей заряда через базу существенно меньше периода изменения выпрямляемого напряжения. Поэтому в диодах с узкой базой графики распределения концентрации дырок в любой момент времени практически линейны, они показаны на рис. 4.11, б и в пунктиром, а импульс тока представляет собой положительную полуволну синусоиды, он показан пунктиром на рис. 4.11, а. На высокой частоте концентрация дырок в сечении хп, соответствующая различным моментам времени, сохраняется такой же, как и на низкой частоте, так как временем перемещения дырок через переход можно пренебречь. Внутри базы, распределение концентрации дырок отличается от распределения на низкой частоте.
Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжений. Они работают в области лавинного или туннельного пробоя. Ниже перечислены основные параметры стабилитронов.
□ Напряжение стабилизации 11„ — значение напряжения на стабилитроне при заданном токе стабилизации. Так как участок пробоя вольт-амперной характеристики проходит почти вертикально, то можно считать, что £/(:т ~ £/про6. Напряжение стабилизации лежит в пределах от 3,3 до 96 В.
□ Максимальный ток стабилизации /сттах ограничивается максимально допустимой мощностью:
□ Минимальный ток стабилизации Icy n,in определяется гарантированной устойчивостью состояния пробоя.
□ Дифференциальное сопротивление ф определяется при среднем токе стабилизации:
Температурный коэффициен, напряжения стабилизации — относительное изменение напряжения стабилизации при изменении температуры окружающей среды на (при лавинном характере пробоя коэффициент положителен, при туннельном — отрицателен):
На рис. 4.14, а представлена схема стабилизации напряжения, а на рис. 4.14, б показаны графики, иллюстрирующие работу схемы. Для определения токов и напряжений надо построить вольт-амрерную характеристику стабилитрона (график 1), которая проходит практически вертикально, вольт-ампернуто характеристику нагрузки (график 2) и вольт-амперную характеристику ограничительного резистора (график 3). Пересечение графиков 1 и 3 определяет значение тока /, потребляемого от источника питания (точка А). Пересечение графиков 1 и 2 определяет значение тока нагрузки /м (точка В). Разность токов равна току стабилитрона 1п.
Если сопротивление нагрузки изменяется, то изменяется ток /ст: увеличение тока нагрузки сопровождается уменьшением тока стабилитрона, а потребление тока от источника питания не зависит от нагрузки.
Если изменяется напряжение источника питания EiUV то точка А меняет свое положение. При уменьшении Еап (график 4) точка А поднимается вверх (течка А'), то есть уменьшается потребление тока /, соответственно, уменьшается ток /ст, а ток /„ сохраняется постоянным.
Параметры схемы выбирают так, чтобы при изменении нагрузки и напряжения источника питания напряжение на выходе схемы стабилизации не менялось.
Более высокой температурной стабильностью обладают прецизионные стабилитроны, в которых последовательно соединены три p\n-перехода. Один из них — стабилизирующий — включен в обратном направлении, два других — термокомпенсирующих — включены в прямом направлении. При повышении температуры напряжение на стабилизирующем переходе растет, а на термокомпенсирующих переходах уменьшается, поэтому результирующее напряжение на стабилитроне изменяется незначительно.
Для ограничения амплитуды импульсов напряжения разработаны импульсные стабилитроны. При мгновенном изменении напряжения нарастание лавины в них происходит за очень короткий промежуток времени. Это обстоятельство позволяет использовать импульсный стабилитрон в качестве инвертированного диода, в котором участок лавинного пробоя можно рассматривать как прямую ветвь вольт-амперной характеристики импульсного диода.
Разновидностью стабилитрона является стабистор — полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики. Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации, которое составляет примерно 0,7 В. Для увеличения напряжения стабилизации используют последовательное соединение нескольких сгабисторов, смонтированных в одном корпусе или сформированных в одном кристалле. Для увеличения крутизны прямой ветви вольт-амперной характеристики базу стабистора делают низкоомкой. Из-за малого сопротивления базы толщина перехода оказывается очень небольшой, поэтому напряжение пробоя стабисторов не превышает нескольких вольт. Температурный коэффициент стабисторов отрицателен, то есть с повышением температуры прямая ветвь его характеристики сдвигается влево.
Варикапами называют полупроводниковые диоды, в которых используется зависимость емкости р-п -перехода от значения обратного напряжения. Варикапы применяют в качестве элементов с электрически управляемой емкостью. Основной характеристикой варикапа является вольт-фарадная: С = f(uo6p). Ее иллюстрирует рис. 4.15, а
Ниже перечислены основные параметры варикапов:
□ Емкость сарикапа Св — емкость, измеренная между выводами варикапа при заданном значении обратного напряжения. Для разных типов варикапов эта емкость может быть от нескольких единиц до нескольких сотен пикофарад.
Q Коэффициент перекрытия по емкости,КС — отношение емкостей варикапа для двух заданных значений обратных напряжений. Значение этого параметра составляет несколько единиц.
□ Добротность варикапа QH — отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте переменного сигнала к сопротивлению потерь при заданном значении емкости или обратного напряжения. Добротность лежит в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен.
□ Температурный коэффициент емкости ас — относительное изменение емкости при изменении температуры (влияние температуры на емкость варикапа в основном обусловлено изменением контактной разности потенциалов)
На рис. 4.15, б представлена схема включения варикапа, обеспечивающая изменение резонансной частоты колебательного контура. Обратное напряжение на варикап подается через разделительный высокоомный резистор, предотвращающий шунтирование емкости варикапа малым внутренним сопротивлением источника питания. Конденсатор С необходим, чтобы исключить попадание постоянного напряжения в источник переменного напряжения, подключенный к колебательному контуру. Емкость этого конденсатора во много раз превышает емкость варикапа.
В туннельных диодах используют контакт вырожденных полупроводников, на вольт-амперной характеристике которых при прямом напряжении имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (рис. 4.16, а),
Специфические параметры туннельных диодов:
Пиковый ток /„ — прямой ток в точке максимума вольт-ампернойхарактеристики. Его значение может находиться в интервале от десятых долей миллиампера до сотен миллиампер.
□ Ток впадины /„ — прямой ток в точке минимума вольт-амперной характеристики.
Отношение токов K — отношение пикового тока к току впадины. Для туннельных диодов из арсенида галлия K > 10, для германиевых туннельных диодов K = 3-6.
□ Напряжение пика Un — прямое напряжение, соответствующее пиковому току. Для туннельных диодов из арсенида галлия Un = 100... 150 мВ, для германиевых диодов Un = 40...60 мВ.
□ Напряжение впадины UR — прямое напряжение, соответствующее току впадины. У туннельных диодов из арсенида галлия Ца = 400...500 мВ, у германиевых диодов UB = 250...350 мВ.
Q Напряжение раствора U?p —.прямое напряжение, большее напряжения впадины, при котором ток равен пиковому.
Наличие на вольт-амперной характеристике участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением позволяет применять туннельные диоды для усиления, генерирования, переключения и преобразования электрических колебаний. На рис. 4.17, а в качестве примера показана схема включения туннельного диода как усилителя, а на рис. 4.17, б представлена диаграмма, поясняющая принцип ее работы. Сопротивление нагрузочного резистора в схеме меньше отрицательного сопротивления диода. В этом случае небольшое изменение входного напряжения приводит к появлению значительного напряжения на нагрузке. В связи с тем, что ток в туннельном диоде создается основными носителями заряда, прохождение которых не связано с накоплением неравновесного заряда, прибор обладает очень малой инерционностью. Предельная частота туннельного диода ограничивается барьерной емкостью перехода, сопротивлением базы и индуктивностью выходов. Она может достигать сотен гигагерц.
Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды. Их особенностью является то, что вместо участка с отрицательным сопротивлением на вольт-амперной характеристике имеется практически горизонтальный участок (см. рис 4.16, б). В этих диодах обратная ветвь соответствует проводящему состоянию, а прямая ветвь — закрытому состоянию. Поэтому обращенный диод обладает выпрямительным эффектом. В обращенных диодах отсутствует накопление неpавновесного заряда, то есть они могут применяться на СВЧ. Обращенные диоды из арсенида галлия имеют максимальный ток в проводящем состоянии около 3 мА при напряжении около 0,15 В. В закрытом состоянии ток составляет от 0,05 до 0.15 мА при напряжении менее 0,9 В.
Фотодиодами называют полупроводниковые диоды, в которых осуществляется управление величиной обратного тока с помощью света. Фотодиод устроен так, что в нем обеспечивается доступ света к р-п -переходу. В отсутствие светового потока в фотодиоде при обратном напряжении существует небольшой обратный ток, называемый темновым током. При воздействии света в области перехода происходит генерация электронно-дырочных пар, и обратный ток возрастает. Ecли внешняя цепь разомкнута, то возникшие в результате генерации носители заряда накапливаются в п- и p-областях структуры, вследствие чего уменьшается ширина перехода и снижается высота потенциального барьера. В результате на зажимах фотодиода появляется фото-ЭДС, зависящая от величины светового потока. Устройство фотодиода и схема его включения показаны на рис. 4.18, а, а на рис. 4.18, б приведены его вольт-амперные характеристики. Фототок, возникающий в диоде под действием света, пропорционален величине светового потока:
Направление фототока совпадает с направлением теплового тока, то есть отрицательное.
Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов: фотодиодном или фотогальваническом. В фотодиодном режиме на диод подают обратное напряжение. В этом режиме ток и напряжение определяются по пересечению нагрузочной линии с одной из вольт-амперных характеристик. При изменении светового потока изменяются ток в цепи и напряжение на диоде.
В фотогальваническом режиме внешний источник напряжения в цепи отсутствует. Режим работы определяется также по пересечению нагрузочной линии с соответствующей вольт-амперной характеристикой. В данном случае она проходит через начало координат. При R = 0 (короткое замыкание) нагрузочная линия совпадает с осью ординат, а при R = <* (обрыв цепи) она совпадает с осью абсцисс. По точкам пересечения вольт-амперных характеристик с осью на- пряжения можно определить фото-ЭДС при разных световых потоках. У кремниевых фотодиодов она составляет около 0,5-0,55 В.
Фотодиоды, работающие в фотогальваническом режиме, обычно называют полупроводниковыми фотоэлементами. Их используют для прямого преобразования световой энергии в электрическую. Оптимальным режимом для фотоэлементов является такой режим, когда в нагрузку передается наибольшая мощность. Такая мощность получается при условии, что площадь прямоугольника с вершной в точке А, где пересекаются вольт-амперная характеристика и нагрузочна я линия, оказывается наибольшей. В этом случае напряжение на нагрузке составляет 0,35-0,4 В, а плотность тока— 15-20 мА/см2 при средней освещенности солнечным светом.
Светоизпучающими диодами называют полупроводниковые диоды, в которых осуществляется непосредственное преобразование электрической энергии в энергию светового излучения. Они работают при прямом напряжении, в них при рекомбинации выделяется энергия в виде квантов электромагнитной энергии, равных ширине запрещенной зоны. Для получения видимого излучения нужны полупроводники с широкой запрещенной зоной (более 1,8 эВ). Поэтому для изготовления светодиодов используют такие полупроводниковые соединения, как фосфид галлия (дает красное свечение), карбид кремния (желтое свечение) и ряд других. Светоизлучающие диоды применяют в качестве индикаторов. Широкое применение находят буквенно-цифровые индикаторы в виде матриц, содержащих несколько светодиодных структур, расположенных так, что при соответствующей комбинации светящихся элементов получается изображение цифр или букв.
Оптопарами называют пары, в которых конструктивно объединены источник и преемник излучения, имеющие между собой оптическую связь. В оптопаре светоизлучающий диод преобразует электрический сигнал в световой, который через оптическую среду передается на фотоприемник, где снова преобразуется в электрический сигнал. Такое двойное преобразование сигнала позволяет устранить электрическую связь между источником сигнала и нагрузкой.