Blaue LED als UV-Solarzelle U=2,3V?! Warum?

[gafu]

Moin.

Für einen optischen Sensor habe ich mit LEDs als Empfänger experimentiert.

Eine Kombination war ganz erstaunlich: eine Blaue LED (moderne Bauart) liefert 2,3V wenn ich mit einer UV-Led direkt drauf leuchte

Der Versuchsaufbau ist im großen und ganzen so:

Weiß jemand, warum da so ungewöhnlich hohe Spannung herauskommt? Ich hätte mit solartypischen 600mV gerechnet.
Wird die LED beschattet, verschwindet der Stromfluss, alles wird sehr sehr hochohmig, da die Flussspannung der LED ja nicht erreicht ist

Das tolle: einen kleinen Logiklevel mosfet kann man mit der Spannung aus der LED direkt ansteuern. Wenn man dann merkt, das es nicht mehr funktioniert (mosfet geht beim ersten Lichtpuls auf die LED an, und bleibt dann an) sobald man das Messgerät nicht mehr angeschlossen hat, ergibt sich daraus, das die Gateladung aus dem mosfet nicht abfließen kann.
Klemmt man nun das eine Beinchen der LED auf einen Widerstandsspannungsteiler mit 2..3V kann man das mosfet-gate auf 5V laden, der notwendige Lastwiderstand von 5Mohm entlädt die Gateladung dann wieder.

Mit so kleinen lade-/entladeströmen kann man zwar nur berenzt schnell schalten da sich aus der impendanz der stromquelle und der mosfet-gatekapzität ein zeitglied bildet, aber ein paar zig Auslösungen pro Sekunde geht auf jeden fall.
Die Limits hab ich nicht ausprobiert oder berechnet, der mosfet war ein AO3400 n-mosfet, der auch mit 2V Ugs schon schalten kann.
http://www.aosmd.com/pdfs/datasheet/ao3400.pdf

[NilsH]

Eine Kombination war ganz erstaunlich: eine Blaue LED (moderne Bauart) liefert 2,3V wenn ich mit einer UV-Led direkt drauf leuchte
[...]
Weiß jemand, warum da so ungewöhnlich hohe Spannung herauskommt? Ich hätte mit solartypischen 600mV gerechnet.

Eine LED = Fotodiode = Solarzelle ist auch nur eine gewöhnliche Diode mit einer antiparallelen Stromquelle, deren Strom vom Lichteinfall abhängt. Im Leerlauf steigt die Spannung so weit an, bis die Diode zu leiten anfängt. Die blaue LED hat eine höhere Flussspannung als eine Siliziumdiode bzw. Solarzelle. Es stellt sich aber nicht die "normale" Flussspannung einer blauen LED von ca. 3,5 V ein, weil der Strom sehr gering ist und wir uns daher noch am Anfang der Diodenkennlinie befinden (soweit man dabei von einem Anfang sprechen kann).

Das tolle: einen kleinen Logiklevel mosfet kann man mit der Spannung aus der LED direkt ansteuern. Wenn man dann merkt, das es nicht mehr funktioniert (mosfet geht beim ersten Lichtpuls auf die LED an, und bleibt dann an) sobald man das Messgerät nicht mehr angeschlossen hat, ergibt sich daraus, das die Gateladung aus dem mosfet nicht abfließen kann.
Klemmt man nun das eine Beinchen der LED auf einen Widerstandsspannungsteiler mit 2..3V kann man das mosfet-gate auf 5V laden, der notwendige Lastwiderstand von 5Mohm entlädt die Gateladung dann wieder.

Durch Reihenschaltung könnte man auch höhere Gatespannungen erreichen.
Mit einer zweiten Fotodiode (bzw. Reihenschaltung) mit umgekehrter Polarität ließe sich das Gate auf eine negative Spannung laden, um den MOSFET wieder zu sperren.
Das gibt es auch schon fertig unter dem Namen PhotoMOS-Relais.

Wobei ich davon ausgehe, dass das PhotoMOS-Relais mit nur einer LED arbeitet und eine spezielle Schaltung auf der Ausgangsseite das Gate sofort entlädt, sobald der Fotostrom wegfällt. Andernfalls würde der MOSFET bei Wegfall der Versorgungsspannung auf der Steuerseite nämlich nicht automatisch sperren.

Nils

[xoexlepox]

Mit so kleinen lade-/entladeströmen kann man zwar nur berenzt schnell schalten da sich aus der impendanz der stromquelle und der mosfet-gatekapzität ein zeitglied bildet, aber ein paar zig Auslösungen pro Sekunde geht auf jeden fall.

Viel Strom solltest du dem MOSFET bei dieser Art der Ansteuerung nicht zumuten, denn es ist recht wahrscheinlich, daß er sich bei langsam steigender/fallender Gatespannung recht lange in einem "halbwegs leitenden" Zustand befindet, in dem die Verlustleistung relativ hoch ist. Ein weiterer Treibertransistor ist dabei sicher empfehlenswert. Vielleicht lässt sich mit dem zweiten Transistor sogar eine Rückkopplung aufbauen, sodaß sich eine Art Triggerschaltung ergibt, die die Schaltflanken verkürzt und eine gewisse Hysterese einbringt.

[gafu]

durch das oben angesprochene zeitglied flattert der ausgang nicht, hysterese ist damit nicht wirklich notwendig.

Für diese Sensoranwendung war es jedenfalls schnell genug:

Strom war 10mA für LED und Arbeitswiderstand (pull Up)