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

Синтез цифрового рекурсивного фильтра Баттерворта верхних частот третьего порядка по аналоговому прототипу
При обработке сигналов очень часто возникают задачи их фильтрации в связи с возникновением помех, либо с разделением сигнала на составляющие. Устройствами, выполняющими эти функции, являются фильтры. Они без заметного ослабления пропускают сигналы в полосе пропускания и заметно ослабляют их в полосе зад ...