Реферат по предмету Физические основы электроники.

Тема: ”Светоизлучающие диоды”.

Студент Шифман.

Преподаватель Болтаев.

Группа Р-116А

г. Екатеринбург 2001.

Оглавление

Цель работы

Полупроводниковые светоизлучающие диоды — новый класс твердотельных приборов, в которых электрическая энергия непосредственно преобразуется в световую. В основе действия—инжекционная электролюминесценция, эффективная в соединениях типа А^IIIВ^V.

Огромный интерес, проявляемый к светоизлучающим диодам специалистами в области радиоэлектроники, отображения информации, оптоэлектроники, обусловлен их замечательными характеристиками: высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую, высоким быстродействием, малым потреблением энергии, надежностью, большим сроком службы, высокой устойчивостью к механическим и климатическим воздействиям. Цель реферата узнать о современных достижениях в области создания излучающих структур на основе соединений типа А^IIIВ^V и приборов на их основе; ознакомиться с устройством светоизлучающих диодов, знаковых индикаторов, излучающих диодов инфракрасного диапазона; рассмотреть основные области применения полупроводниковых светоизлучающих приборов;

Введение

Свет играет исключительно важную роль в жизни и производственной деятельности человека. Поэтому постоянно актуальна проблема создания высокоэффективных, дешевых и надежных источников света.

Полупроводниковая электроника до недавнего време-ни могла решать задачи преобразования электрических сигналов в электрические (диоды, транзисторы, тиристоры и т. п.) и оптических сигналов в электрические (фотодиоды, фототранзисторы и т. п.), но в последние го­ды в результате сильного скачка в развитии электроники была решена задача преобразования электрических сигналов в оптиеские и созданы новые источники света — полупроводни­ковые светоизлучающие диоды.

Современные полупроводниковые светоизлучающие диоды характеризуются высокими техническими ха­рактеристиками: высокой яркостью (тысячи кандел на квадратный метр) и высокой эффективностью преобраования электрической энергии в световую (до единиц люмен на ватт); высоким внешним квантовым выходом излучения (до 45% в инфракрасном диапазоне); сов­местимостью по входным параметрам с транзисторными микросхемами, а по спектру излучения диодов ин­фракрасного диапазона — с фотоприемниками на осно­ве кремния; высоким быстродействием (до единиц наносекунд); надежностью и большим сроком службы (до сотен тысяч часов). Вследствие этого они имеют обширные и многообразные области применения.

Более 100 лет прошло с момента создания лампы на­каливания, получившей чрезвычайно широкое распротранение. В настоящее время светоизлучающие диоды вытесняют лампы накаливания в таких областях, как визуальная индикация и подсветка в устройствах ото­бражения информации. Светоизлучающие диоды широко применяются также для внутрисхемной и панельной индикации состояния электронных схем, в системах записи информации на фотопленку, в фотоэлектрических устройствах, в измерительной технике для создания бес­стрелочных шкал и т. п.

Созданные на основе светоизлучающих р—n-переходов многоэлементные знаковые индикаторы широко используются в быстродействующих системах отображения информации, в вычислительной технике, автоматке, радиоэлектронике и позволяют вывести цифро-буквенную и графическую информацию.

Диоды, излучающие в инфракрасной области спектра (ИК диоды), положили начало развитию новой области электроники — твердотельной оптоэлектроники. Они широко применяются в оптронах различного типа в позиционно-чувствительных фотоэлектрических устройствах, в устройствах автоматического управления, в устройствах ввода — вывода данных вычислительной техники, в системах оптической связи и т. п. Создание светоизлучающих диодов со столь высокими техническими характеристиками и разнообразного назначения стало возможным в результате взаимосвязанного развития физических исследований, материаловедения соединений A^IIIB^V и полупроводниковой тех­нологии. Синтез полупроводниковых соединений, изу­чение их физико-химических свойств, в том числе меха­низмов излучательной рекомбинации в связи со структу­рой зон и легированием, позволили осуществить выбор основных материалов для создания излучающих дио­дов различного назначения. Разработка новых эпитаксиальных методов выращивания слоев бинарных соеди­нений и многокомпонентных твердых растворов, а также гомо- и гетеропереходов на их основе, позволила опти­мизировать устройство приборов и повысить их эффек­тивность. Получение объемных монокристаллов соеди­нений позволило разработать высокопроизводительную технологию производства приборов.

На основе успешных физических и технологических исследований, а также конструкторских разработок в настоящее время в СССР и за рубежом создана мощная промышленность по производству полупроводниковых соединений типа А^IIIВ^V эпитаксиальных структур и светоизлучающих приборов на их основе.