
- •Элементы оптоэлектроники
- •Основой всей оптоэлектроники является излучатель!
- •Оптическое излучение и сид
- •Поток излучения (Фе) и световой поток (Фv)
- •Сила излучения (Ie) и сила света (IV)
- •Энергетическая яркость (Ме) и энергетическая светимость (Мv)
- •Энергетическая освещённость Еe,V
- •Светоизлучающий диод
- •Uобратное max
- •Диаграмма направленности:
- •Конкретные типы сид:
- •Ик Диоды
- •Фотоприёмники (фп)
- •Фотопроводимость и фото – эдс
- •(Оба эффекта используются на практике!)
- •Фотодиод
- •Фотоприёмники с внутренним усилением
- •Фототранзистор
- •Составной фототранзистор
- •Фототиристор
- •Фоторезистор
- •Структурная схема оптрона:
- •Классификация оптронов:
- •Перспектива: Создание монолитных оптопар в виде цельнотельных структур!!! Обозначение оптопар: Резисторная оптопара (r) Диодная оптопара (d)
- •Пример: аод101б
Светоизлучающий диод
(Основой СИД, является инжекционная электролюминесценция!)
Достоинства:
-
Высокий КПД преобразования электрической энергии в световую.
-
Перекрытие всего оптического диапазона, различными типами СИД.
-
Узкий спектр излучения для одного типа СИД.
-
Высокая направленность излучения.
-
Малое значение прямого падения напряжения, что обеспечивает электрическое совмещение СИД с интегральными схемами.
-
Высокое быстродействие.
-
Малые габариты.
-
Высокая надёжность и долговечность.
Качество СИД определяется внешним квантовым выходом:
= *э*оптич. ,
где - внешний квантовый выход; оптич - оптическая эффективность.
-
Процесс самопоглощения (самоизлучения) фотонов внутри Базы.
-
Процесс потери на полное внутреннее отражение, за счёт границы раздела фаз (полупроводник – воздух), из-за различного показателя преломления. Уменьшить потери можно за счёт покрытия плёнкой!
-
Обратное излучение.
-
Торцевое поглощение.
оптич = Pизлуч. / Pгенер.
Параметры и применение СИД:
Физической основой
работы СИД является инжекционная
электролюминесценция. Длина волны
излучения связанна с изменением энергии
перехода электронов с более высокого
уровня на более низкий.
=
,
где
h – постоянная Планка; С – скорость света; Е – энергетический переход (в большинстве случаев Е – ширина запрещённой зоны). Е > 1.8 [эВ]
Для производства СИД используется: GaP; SiC; GaAsP; Ga – As – Al.
При добавлении примеси, можно изменить цвет свечения диода! В зависимости от концентрации Zn и N в GaP, цвет свечения может изменяться от красного до зелёного, исключая фиолетовый и голубой.
Существует функция Лейбница. СИД предназначен для визуального отображения информации, в первую очередь. Эффективность воздействия излучения на зрение, зависит от длины волны излучения и определяется относительной функцией видности, которая имеет следующий вид:
Параметры СИД:
-
Iv, [кд] – сила света, при заданном значении прямого тока.
-
L, [кд/м2] – яркость, зависящая от прямого тока. Характеризует поверхность изделия.
-
Iпрямой max допустимый – максимальный ток, который может пропустить полупроводниковая структура, не нарушая трудоспособности.
-
Uпрямое – постоянное прямое напряжение равное напряжению на СИД при протекании прямого тока.
-
Uобратное max
-
Umax импульсное – максимально допустимое импульсное напряжение, т.е. напряжение, которое может выдержать СИД.
-
Максимальное спектральное распределение, равное длине излучения.
Основные характеристики:
1) Iv = (Iпрямой)
2) L = (Iпрямой)
Диаграмма направленности:
Излучение СИД характеризуется диаграммой направленности, которая зависит от конструкции, наличия линзы и оптических свойств защищающего материала.
Узконаправленное излучение: Широконаправленное излучение:
Быстродействие t = 10-8 [сек]
В рабочем диапазоне температур, яркость или сила света может меняться в пределах 23 раз. СИД используется в оптронах, когда используется вместе с приёмником.