|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Глава 10 Оптоэлектроника в. Отсука, Э. Бриз, Э. Коль) ЮЛ. СВЕТОДИОДНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ 10.1а. Введение Источники света. В прошлом к источникам искусственного света для бытового освещения и промышленного оборудования относили электрические лампы накаливания, люминесцентные лампы, газоразрядные источники света, наполненные Таблица 10.1. Единицы измерения длин волн
парами, и неоновые лампы. Излучение этих источников лежит в широком диапазоне длин волн спектра, значительная часть которого выходит за пределы видимой области. Достижения полупроводниковой электроники за последнее десятилетие позволяют включить в этот перечень новые источники света - светодиоды (СД). Отличительной особенностью этих полупроводниковых приборов является то, что создаваемое ими излучение лежит в весьма узком спектральном диапазоне (рис. 10.1). В табл. 10.1 приведены используемые в оптоэлек-тронике единицы измерения длин волн Л. Наиболее распро-. страненной среди них является нанометр. ) William М. Otsuca, President, Optomicronix Inc., Cupertino, Calif. Eric G, Breeze, Earl V, Cole, Atari Corp., Sunnyvale, Calif. Теория проводимости. Согласно теории проводимости твердого тела, при прохождении тока через р - п-переход в результате рекомбинации дырок или электронов с носителями заряда противоположного знака всегда выделяется световая (фотоны) или тепловая (фононы) энергия. Одним из положений квантовой теории является то, что в твердых кристаллах электроны могут иметь только определенную энергию; запрещенная энергетическая зона представляет собой промежуток между верхом % ВО 1 20
m w 800 1D00 mo Длина волны, hm 1Ш 1600 mo Рис. 10.1. Нормализованные спектры некоторых источников излучения. 7 -зеленый СД; 2-желтый СД; 3-красный СД; 4-инфракрасный СД; 5-лампа накаливания с вольфрамовой нитью, температура 2500 К; б-лампа накаливания с вольфрамовой нитью, температура 3400 К: 7-неоновая лампа. валентной зоны и дном зоны проводимости. Эта зона характеризует полупроводник, а ее ширина, выраженная в электрон-вольтах (эВ), определяет длину волны испускаемого излучения. Проведенный изготовителями анализ различных полупроводниковых материалов с точки зрения их пригодности для изготовления светодиодов по таким параметрам, как длина волны, эффективность преобразования энергии и легкость легирования, позволил остановить выбор на арсениде галлия (GaAs), фосфиде галлия (GaP) и соединении (GaAsP). Характеристики светодиодов. Хотя цвет (длина волны) излучения определяется использованным материалом, количество света, испускаемого светодиодом, зависит от тока возбуждения и быстро увеличивается с ростом плотности тока. На рис. 10.2 показаны зависимости прямого тока от прямого па-. бдения напряжения для светодиодов, изготовленных из различных материалов. Положение точки перегиба этих кривых непо-. средственно связано с шириной запрещенной зоны и для красных светодиодов соответствует меньшему прямому падению напряжения. Согласно рисунку, динамическое сопротивление красных светодиодов равно 1-2 Ом, в то время как для материалов, дающих более коротковолновое излучение, оно составляет 7- 15 Ом. По мере роста плотности тока через р - п-пере-ход большее число электронов и дырок инжектируется в запрещенную зону. При их движении возникают вторичные эффекты, повышающие число дырок и электронов, которые могут иэлучательно рекомбинировать. В результате световая  Прямое напряжете, О/Б/от Рис 10.2. Зависимость тока h от напряжения Vf. красный СД GaAsePi; 2 -оранжевый СД GaAssaPesN; 3 - желтый СД GaAsnPejN; 4-зеленый СД GaPN.  10 10 То/( duoda, мЛ Рис 10.3. Зависимость светового потока от плотности тока. ЭЖФ-технология эпнтакснн из жидкой фазы; - ЭГФ -технология эпитаксви из газовой фазы. эффективность светодиодов увеличивается. На рис. 10.3 пока* заны зависимости светового потока от тока возбуждения светоч 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [ 56 ] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||