LED e FOTODIODI

INTRODUZIONE

I diodi LED si differenziano, da tutti gli altri semiconduttori, per l'attitudine ad emettere luce quando sono polarizzati direttamente e, quindi, attraversati da corrente. La stessa sigla LED con cui sono designati, infatti, significa questo: Light Emitting Diode, ovvero, diodo emettitore di luce. Più in generale, il diodo LED è un elemento che appartiene al mondo dell'opto-elettronica, che è quella branca speciale dell'elettronica che lega assieme i fenomeni elettrici con gli ottici.  
Il LED è costruito a guisa di un diodo normale, con materiale semiconduttore e presenta una giunzione di tipo PN. Ma in questo caso, non sono impiegati il germanio o il silicio, bensì un composto del gallio, che caratterizza la natura dell'emissione che si vuol conseguire. Per esempio: per disporre di una luce appartenente allo spettro dell'infrarosso, si fa uso dell'arseniuro di gallio. Ad ogni modo, i colori più comuni sono il rosso, il giallo, il verde e l'arancio.  
Per sfruttare pienamente il fenomeno dell’emissione di luce, la giunzione a semiconduttore del LED è realizzata in forma assai sottile, allo scopo d’essere trasparente e consentire l'uscita dei raggi luminosi. Anche il contenitore del diodo deve svolgere questa funzione, perciò a volte è dotato di lente concentrica, a volte di calotta diffusore.  
I vantaggi pratici, introdotti nei circuiti elettronici dai diodi LED, se rapportati alle mansioni affidate alle lampadine, si possono riassumere brevemente nei seguenti punti:  

1° - Miniaturizzazione

2° - Basso consumo d’energia

3° - Rapida risposta in frequenza

4° - Durata illimitata

 Ogni diodo LED, per accendersi, necessita di un valore minimo di tensione. Quello di colore rosso, che è il più comune, richiede almeno una tensione ai suoi capi di 1,5 V. Ma questa tensione può essere facilmente derivata da qualsiasi alimentatore in corrente continua, purché si tenga conto di farla cadere nella misura opportuna. In ogni tipo d’impiego dei LED, invece, questi debbono essere collegati con una resistenza in serie, altrimenti sarebbero percorsi da una corrente d’intensità distruttiva.  

La luminosità emessa dal diodo LED è proporzionale alla corrente che lo attraversa, secondo la nota legge di Ohm:

I = V alim. : R caduta 

Tuttavia, l'intensità di corrente, che attraversa il diodo LED, non deve superare l'ordine di grandezza per il quale il componente è stato progettato. E se si vuole citare una gamma di valori, si può affermare che i LED sono costruiti per essere attraversati da correnti comprese fra i 5 mA e i 20 mA, salvo precise indicazioni.

Fig. 1 - simbolo elettrico del diodo LED ( sinistra) e modello reale più comune ( destra).

Sulla sinistra di figura 1 è riportato il simbolo elettrico del diodo LED, quello comunemente adottato nella composizione degli schemi teorici. Sulla destra della stessa figura, invece, è pubblicato, nella sua espressione esteriore più nota, un reale diodo LED, composto da un involucro trasparente, che può assumere una delle quattro colorazioni già citate e da due elettrodi, l'anodo (a) e catodo (k). Questo ultimo è facilmente riconoscibile, fra i due, per essere il più lungo, ma anche perché rimane posto in quella zona del componente in cui è ricavata una piccola tacca-guida, opportunamente segnalata mediante una freccia in figura 1.