4.5. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой.

2. Включить приборы в указанном выше порядке.

3. Ознакомиться с работой интерфейсной программы.

4. Установить нулевое значение тока накачки лазерного диода.

5. Установить нулевое напряжения питания лавинного фотодиода.

6. Подставив измеренное вольтметром напряжение на сопротивлении нагрузки лавинного фотодиода в формулы (4.4) и (4.5), рассчитать ток через лавинный фотодиод и напряжение обратного смещения на лавинном фото-

диоде.

7. Повторить измерение по пп.5-6 для различных напряжений питания лавинного фотодиода в диапазоне от нуля до максимального значения, уста­новленного интерфейсной программой.

8. Повторить измерения по пп.5-7 для значения мощности излучения лазерного диода 10 мкВт.

9. Для уменьшения ошибок измерений повторить измерения не менее 5 раз.

10. Произвести расчет ошибок измерений.

11. Построить обратную ветвь вольт-амперной характеристики лавинно­го фотодиода в темновом режиме и при освещении. Определить напряжение лавинного пробоя.

12. Построить зависимость коэффициента усиления лавинного фотодио­да от напряжения обратного смещения.]

4.6. Содержание отчета

Отчет о проделанной лабораторной работе должен содержать:

• название работы, ф.и.о. студента и номер группы;

• таблицы с экспериментальными данными;

• расчет ошибок измерений;

• вольт-амперные характеристики лавинного фотодиода в темновом режи­ме и при освещении;

• значение напряжение лавинного пробоя;

• график зависимости коэффициента умножения лавинного фотодиода от напряжения обратного смещения.

4.7. Контрольные вопросы

1. Поясните принцип работы лавинного фотодиода.

2. В чем состоит отличие лавинного фотодиода от p-i-n фотодиода?

3. Приведите типичную вольт-амперную характеристику лавинного фо­тодиода и объясните ее поведение на различных участках при изменении мощности падающего оптического излучения.

4. Укажите факторы, от которых зависит внутреннее усиление лавинно­го фотодиода.

Лабораторная работа №5 получение методом молекулярно-лучевой эпитаксии светодиодов и измерение яркостно-токовой характеристики

5.1. Задачи лабораторной работы

Измерить яркостно-токовую характеристику светодиода.

5.2. Теоретическая часть

5.2.1. Физические процессы в р-п переходе светодиода

Принцип действия излучающих полупроводниковых диодов (светодиодов) основан на явлении электролюминесценции при протекании тока в структурах с р-п переходом.

Процесс генерации и излучения света из светодиодного чипа наиболее просто понять при рассмотрении зонной диаграммы р-п-перехода. Рисунок 5.1 показывает зонную схему р-п-перехода, включенного в прямом направлении. Приложение внешнего напряжения U, понижающего контакт­ную разность потенциалов, дает возможность части носителей проникнуть в переход и прилегающие к нему области и рекомбинировать с носителями за­ряда противоположного знака, испуская при этом кванты света (Рисунок 5.1, переходы МЗ). Рекомбинация может происходить также с участием уровней примеси (Рисунок 5.1, переход ИРЦ).

В общем случае характеристики светоизлучающего р-п-перехода свето­диода могут быть достаточно сложными как из-за того, что рекомбинация может происходить в разных областях перехода с участием уровней разных типов, так и из-за того, что реальные р-п-переходы могут сильно отличаться от идеализированных моделей.

Цвет свечения, возникающего при инжекционной ЭЛ, зависит от полу­проводникового материала (точнее, от величины ширины запрещенной зоны полупроводникового материала E_g и природы примесей которая легирована в данный полупроводниковый материал, (мкм) = 1,2398/E_g (эВ)).

В настоящее время достигнут существенных прогресс в области физики и технологии изготовления эпитаксиальных светодиодных гетероструктур на основе твердых растворов AlGalnN и AlGaAsP. Это позволило получать ре­кордные характеристики для светодиодов в зеленом, синем и фиолетовом диапазонах спектра (эффективность преобразования электрической энергии в световую достигает 7100 люмен/Ватт).

Рисунок 5.1. - Схема излучательной рекомбинации электронов и дырок в р-п-переходе, включенном в прямом направлении: ЗЛ - зона проводимости, ВЗ - валентная зона, E_g - энергетическая ширина запрещенной зоны, 1 - поток электронов, 2 - поток дырок, МЗ - межзонная излучательная рекомбинация электронов и дырок, ИРЦ - излучательная ре­комбинация электронов и дырок через центры люминесценции