Лекции Таноса / KOE-10_-_Poluprovodnikovaya_optoelektronika
.pdf
21
СВЕТОДИОДЫ
22
Положение светодиода в классификации ППОЭП
nСветодиоды – полупроводниковые источники некогерентного оптического излучения, принцип действия которых основан на явлении электролюминесценции при инжекции неосновных носителей заряда через гомоили гетеро-p-n-переход
Полупроводниковые оптоэлектронные приборы
Излучатели |
Фотоприемники |
Оптопары |
Опто-ИМС |
Некогерентные |
|
Когерентные |
|
Светодиоды |
Иные некогерентные излучатели |
|
|
УФ-светодиоды |
СИД |
ИК-светодиоды |
|
С преобразованием частоты
Одноцветные |
Белые |
|
Многоцветные
23 |
|
|
Эффективность СИД |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
||||
n |
|
|
|
η ≈ hωmax η |
||
|
|
|
||||
Представляет собой КПД |
||||||
|
e |
|||||
|
|
|
|
eUраб |
||
n |
Внешний квантовый выход |
|
|
|||
ηе= ηi ηI ηo. |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
n Внутренний КВ
n Зависит от
η = 1/ τизл = |
τ = |
τби |
|
|||
i |
|
|
|
|
|
|
1/ τ |
τизл |
τби + τизл |
|
|||
|
|
|||||
nособенностей зонной структуры полупроводника
nтипа легирующих примесей
nконцентрации примесей
nстепени совершенства материала
nминимум дефектов
nглубоких центров (эффективная безызлучательная рекомбинация)
24 |
Гомоструктура и ДГС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ηI = |
Ie |
= |
|
|
Ie |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Ie |
|
+ I p |
|
||||
|
|
I |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
Эволюция эффективности СИД |
||||||||||
|
|||||||||||
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диффузионные |
|
Эпитаксиальные |
|
|
|
(In,Ga)N |
||||
|
|
Гомо p -n -переход |
Гетероструктуры |
(Al,In,Ga)P зеленые |
|||||||
) |
100 |
|
|
|
Одинарные |
Двойные |
желтые |
|
|
||
/Вт |
|
|
|
(Al,In,Ga)P/GaP |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
лм |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
красно-оранжевые |
|
|
|
||||
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Светоотдача |
10 |
|
|
|
(Al,Ga)As/(Al,Ga)As |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
(Al,In,Ga)N |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Лампы накаливания |
(Al,Ga)As/GaAs |
|
|
|
синии; зеленые |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Полимерные |
|||
|
|
GaP:Zn,O |
|
|
|
|
|
органические |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Нитриды |
СИД |
|
|
|
0.1 |
Ga(As,P) |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1965 |
1970 |
1975 |
1980 |
1985 |
1990 |
1995 |
2000 |
2005 |
2010 |
|
|
|
|
|
|
Годы |
|
|
|
|
|
|
26
Коэффициент вывода света ηO
n Определяется
nполным внутренним отражением
nотражением
nпоглощением на границах раздела
ηo |
= |
sin2 αc |
T ≈ |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
n(n + 1)2 |
|
|||||
|
4 |
|
|
||||
n GaP (n = 3,4)
αс = 17°;
T = 0,7 |
α |
|
= arcsin |
1 |
= arcsin n |
= arcsin n2 |
= arcsin 1 |
||
η |
|
= 1,52% |
c |
||||||
|
|
||||||||
O |
|
|
21 |
n1 |
n |
||||
|
|
|
|
|
n12 |
||||
27 |
Улучшение оптического вывода |
|
n Необходимо
n Увеличивать критический угол θкр
n Уменьшать отражение в пределах выходного конуса
n Применение линз
n Кристаллы специальной формы n Текстурирование
n Просветляющие покрытия
n Отражающие покрытия (РБО, ВНО) n Фотонные кристаллы
n Улучшение формы омических контактов
28 |
Спектры СИД |
|
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
(Al,Ga)N |
(Al,In,Ga)P |
|
|
|
(In,Ga)(As,Sb) |
|
|
(In,Ga)N |
|
(In,Ga,As)P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
0.8 |
|
|
|
|
|
|
ед. |
|
|
|
|
|
|
|
отн. |
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интенсивность, |
0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
0.6 |
1.0 |
1.4 |
1.8 |
2.2 |
2.6 |
|
|
|
|
π, мкм |
|
|
|
|
УФ |
Видимы й |
|
ИК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
29
ВтАХ и спектры при разных токах
n
30
Деградация СИД