- •Электронный учебно- методический комплекс
- •Спонтанные (а) и вынужденные (б, в) переходы
- •Принцип работы СФР
- •Процесс релаксации избыточной энергии электрона в зоне проводимости
- •К понятию квазиуровня Ферми
- •параллельного пучка света в плоском слое изотропного
- •Коэффициент поглощения
- •Коэффициент поглощения для Ge, Si и GaAs
- ••СФР - прибор для регистрации электро-магнитного излучения, принцип действия которого
- ••Простейший ФР представляет собой тонкий слой однородного полупроводникового материала, заключенный между двумя металлическими
- ••Темновое сопротивление Rт – сопротивление ФП в отсутствие падающего на него излучения в
- •Чувствительность ФП (чувствительность к потоку излучения) S – отношение изменения
- ••СФР является пассивным элементом, т.е. для его работы необходима батарея питания U0. Изменение
- •Виды переходов
- •Фотодиоды
- •• Поглощение в различных областях
- •Фотодиоды
- •ВАХ фотодиода
- •Существует три режима работы фотодиода:
- •• Поглощение в различных областях
- ••Частотные характеристики фотодиода определяются двумя
- •Структура рiп-фотодиода
- ••Эти фотодиоды находят широкое применение в линиях оптической связи, так как их время
- •Лавинные фотодиоды
- •Лавинный фотодиод
- ••ЛФД изготовляют с pin-структурой, на основе гетероструктур (варизонной структурой, т.е. структурой с плавным
- •Фотодиоды на основе барьеров Шоттки
- •Фотодиод Шоттки Au- n-GaP
- •ПРИБОРЫ С ЗАРЯДОВОЙ
- •диэлектрик- полупроводник
- •Структура металл-
- •Структура металл-
- •Заряды в окисле
- •ПЗС с поверхностным каналом (ПК)
- •Формирователи видео сигналов (ФВС)
- •Перенос заряда
- •Эффективность переноса
- •Темновой ток
- •Структуры ПЗС
- •ПЗС с объемным каналом
- •Функционирование ПЗС с обедненным каналом
- •После удаления заряда из канала переноса
- •Полупроводниковые источники оптического излучения
- ••Для излучения фотонов и их последующего вывода из полупроводникового материала необходимо, чтобы энергия
- •Межзонная рекомбинация
- •Инверсная населенность
- •Накачка
- •Энергетические диаграммы и распределение носителей заряда по энергиям
- •Спонтанные и вынужденные
- •Спонтанная рекомбинация
- •Вынужденная
- •Спонтанные и вынужденные
- •Светодиоды и
- •Инжекционная
- •Инжекционная
- •Эффективность
- •Эффективность
- •Светодиоды –
- •Достоинства светодиодов:
- •Спектральная
- •Излучательная рекомбинация, обусловленная межзонными электронными переходами
- ••Фотоны, генерируемые в области перехода, испускаются во всех направлениях, однако наблюдателя достигает лишь
- •Внутренний квантовый
- •Коэффициент инжекции электронов в p–область
- •Коэффициент инжекции электронов в p–область
- •Эффект «сверхинжекции» в nр -гетеропереходе
- •диаграмма гетероперехода р-GaAs- Ga1-хAlхAs
- •Энергетические
- •Энергетическая диаграмма на GaN- гетероструктурах
- •Внешний квантовый
- •Коэффициент выхода света Г
- •Излучающий элемент СД плоской конструкции (а) и с
- •Один из первых образцов с
- •Полупроводниковые
- •Слово «лазер» (LASER) — аббревиатура английского выражения Light Amplification by Stimulated Emission of
- •Первый инжекционный лазер был сделан в 1962 г. одновременно в СССР
- •полупроводниковых лазеров относятся:
- •Диапазон длин волн, охватываемый диодными лазерами
- ••В отличие от светодиодов, в
- •Ватт-амперная характеристика лазерного диода
- ••При плотности тока ниже Jt преобладают спонтанные переходы, при плотности тока выше Jt
- •Изменение спектра излучения полупроводникового лазера при увеличении тока выше порогового
- •Резонатор
- •Резонатор Фабри-Перо
- •Резонатор
- •Схематическое изображение некоторых простых типов колебаний, образующих стоячие волны
- •Сравнение формы линии со спектром собственных
- •Резонатор
- ••Таким образом, полупроводниковые лазеры испускают вынужденное излучение, когерентное в пространстве и во времени,
- ••Инжекционные лазеры на основе гомогенных pn-переходов имеют высокое значение плотности порогового тока jt,
- ••Для компенсации потерь излучения необходимо увеличивать уровень инжекции и прямой ток. Это в
- •Гетероструктуры
- •Схема гетероперехода р-GaAs- Ga1-хAlхAs
- •Суперинжекция
- ••В гетеропереходах области инверсной населенности и рекомбинации практически совпадают. Можно снизить уровень легирования
- •Ватт-амперная характеристика лазерного диода на двойной гетероструктуре
- •Оптическое ограничение
- •Структура энергетических зон гетероперехода
- •Структура полупроводникового лазера
- •Лазеры с квантово- размерными слоями
- •Потенциальная
- •Потенциальная
- •Потенциальная
- ••При уменьшении толщины базы гетероструктур начинают
- •Диаграмма энергетических уровней КРС на основе AlxGa1–xAs / GaAs /
- •В яме укладывается целое число полуволн.
- •Плотности состояний в зоне
- •Линейка полосковых лазеров
Излучающий элемент СД плоской конструкции (а) и с
мезаструктурой (б)
Г=20%
Полусфера, Г=30-34%
усеченный эллипсоид, Г=25-27%
Один из первых образцов с
решеткой 8х8 светодиодов (фото Nature Materials)
Полупроводниковые
лазеры
Слово «лазер» (LASER) — аббревиатура английского выражения Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, которое переводится как «усиление света вынужденным излучением».
•Идея применения полупроводников для генерации излучения была сформулирована Басовым Н.Г., Вулом Б.М., Поповым Ю.М. (Физический институт АН СССР).
•Первый полупроводниковый лазер был создан в 1960 г.
Первый инжекционный лазер был сделан в 1962 г. одновременно в СССР
(Басов Н.Г., Богданкевич О.В. – ФИАН и Наследов Д.Н. и др., Физтех, Ленинград) и в США (Р. Холл, М.Натан). Первые лазеры, выполненные на гомопереходах, обладали слишком высокой плотностью порогового тока (более 5·108 А/м2) и работали только в импульсном режиме при охлаждении до температуры жидкого азота (77 К).
полупроводниковых лазеров относятся:
•Компактность (малые размеры).
•Сравнительно малая инерционность (10–10 – 10–9 с.
•Высокий КПД: высокая эффективность преобразования подводимой энергии в энергию когерентного излучения.
•Широкий диапазон длин волн генерации (0,32 – 3,5 мкм) обусловлен использованием полупроводников с различной шириной запрещенной зоны (тройные и четверные соединения.
Диапазон длин волн, охватываемый диодными лазерами
•В отличие от светодиодов, в
полупроводниковых лазерах
преобладает вынужденное излучение. При выполнении лазерного условия необходимо также добиться накачки лазера, то есть определенной плотности тока Jt, называемой пороговой, когда возрастание интенсивности излучения в максимуме спектра будет больше потерь.
