Основные разделы

• Главная
• Информационные технологии и электроника
• Технология Ethernet
• Магнитные запоминающие устройства
• Многоканальные телекоммуникационные системы
• Проектирование радиолокационного приемника
• Проектирование цифровой системы передачи информации
• Оптоэлектронная техника

Физика преобразования эhepгии в диодном оптроне

Рассмотрение процессов преобразования энергии в оптроне требует учитывать квантовую природу света. Известно, что электромагнитное излучение может быть представлено в виде потока частиц - квантов (фотонов), энергия. каждого из которых определяется соотношением;

ф=h=hc/n

где h - постоянная Планка ;

с - скорость света в вакууме ;- показатель преломления полупроводника ;

, - частота колебаний и длина волны оптического излучения.

Если плотность потока квантов (т. е. число квантов, пролетающих через единицу площади в единицу вpeмени) равна Nф, то полная удельная мощность излучения составит:

ф= Nф ф

и, как видно из (2.1), при заданном Nф она тем больше, чем короче длина волны излучения. Поскольку на практике заданной бывает Pф (энергетическая облученность фотоприемника), то представляется полезным следующее соотношение

ф = Pф/ ф=51015 Pф

где Nф, см-2с-1;, мкм; Pф, мВт/см.

Рис.2.1 Энергетическая диаграмма прямозонного полупроводника (на примере тройного соединения GaAsP)

Механизм инжекционной люминесценции в светодиоде состоит из трех основных процессов: излучательная (и без излучательная) рекомбинация в полупроводниках, инжекция избыточных не основных носителей заряда в базу светодиода и вывод излучения из области генерации.

Рекомбинация носителей заряда в полупроводнике определяется, прежде всего его зонной диаграммой, наличием и природой примесей и дефектов, степенью нарушения равновесного состояния. Основные материалы оптронных излучателей (GaAs и тройные соединения на его основе GaA1As и GaAsP) относятся к прямозонным полупроводникам т.е. к таким, в которых разрешенными являются прямые оптические переходы зона-зона (рис.2.1.). Каждый акт рекомбинации носителя заряда по этой схеме сопровождается излучением кванта, длина волны которого в соответствии с законом сохранения энергии определяется соотношением

изл[мкм] =1,23/ф[эB]

Следует отметить, Что имеются и конкурирующие без излучательные - механизмы рекомбинации . К числу важнейших из них относятся:

. Рекомбинация на глубоких центрах. Электрон может переходить в валентную зону не прямо, а через те или иные центры рекомбинации, образующие разрешенные энергетические уровни в запрещенной зоне (уровень Et на рисунке 2.1).

2. Ожерекомбинация (или ударная). При очень высоких концентрациях свободных носителей заряда в полупроводнике растет вероятность столкновения трех тел, энергия рекомбинирующей электронно - дырочкой пары при этом отдается третьему свободному носителю в форме кинетической энергии, которую он постепенно растрачивает при соударениях с решеткой.

Относительная роль различных механизмов рекомбинации описывается введением понятия внутреннего квантового выхода излучения int, определяемого отношением вероятности излучательной рекомбинации к полной (излучательной и безызлучательной) вероятности рекомбинации (или, иначе, отношением числа генерированных квантов к числу инжектированных за то же время неосновных носителей заряда).

Значение int является важнейшей характеристикой материала, используемого в светодиоде; очевидно, что 0int100%.

Еще статьи

Понятие и типы микропроцессорных устройств
Замечательным свойством микропроцессорных устройств является их высокая гибкость, возможность быстрой перенастройки при необходимости даже значительных изменений алгоритмов управления. Перенастройка осуществляется программным путем без существенных производственных затрат. Создание микропроцессоров ...