Инфракрасные светодиоды.

Наиболее распространённый в настоящее время инфракрасный источник - это светодиод на основе GaAs. Он обладает наибольшей эффективностью электролюминесценции в основном благодаря тому, что среди всех прямозонных полупроводников GaAs является технологически наиболее освоенным. Одним из важных применений диодов на основе GaAs являются источники излучения в оптронах. Для изготовления инфракрасных светодиодов используются многие другие полупроводники, имеющие запрещённую зону шириной менее 1,5 эВ. К ним относятся твёрдые растворы, в состав которых входят три или четыре элемента III и V групп периодической системы. Инфракрасные светодиоды являются перспективными источниками для волоконно-оптических линий связи. Светодиоды по сравнению с лазерами имеют как преимущества, так и недостатки. К последние относятся меньшая яркость, более низкие частоты модуляции и большая спектральная ширина линии излучения, типичное значение которой составляет 100-500 ангстрем, тогда как лазеры характеризуются шириной линии 0,1-1 ангстрем. Различают два основных типа светодиодов, обеспечивающих ввод излучения в оптические волокна малого диаметра: светодиоды с излучающей поверхностью и с излучающей гранью. В поверхностных излучателях (см. рис а) излучающая область перехода ограничена слоем окисла, а диаметр контакта обычно составляет 15-100 мкм.

Для уменьшения потерь поглощения и обеспечения плотного контакта излучающей поверхности с торцом волокна слои полупроводника, через которые проходит излучение, должны быть очень тонкими (10-15 мкм). В гетеропереходах (например, GaAs-AlGaAs) мощность излучения на выходе может быть повышена за счёт эффекта ограничения носителей, который возникает при окружении слоя излучательной рекомбинации (например, GaAs) областью полупроводника с более широкой запрещённой зоной (например, AlGaAs).

При выводе через грань (рис. б) излучение может быть сосредоточено в относительно направленном луче, что повышает эффективность связи светодиода с волокнами, имеющими малый приёмный угол.

Важным параметром, который должен учитываться при конструировании светодиодов для оптических систем связи, является диапазон рабочих частот.

15) Компоненты оптоэлектроники. Фотодиоды.

Фотодиод - полупроводниковый диод, обладающий свойством односторонней фотопроводимости при воздействии на него оптического излучения. Ф. представляет собой полупроводниковый кристалл обычно с электронно-дырочным переходом (р–n-переходом), снабженный 2 металлическими выводами (один от р-, другой от n-области) и вмонтированный в металлический или пластмассовый защитный корпус. Материалами, из которых выполняют Ф., служат Ge, Si, GaAs, HgCdTe и др.

Различают 2 режима работы Ф.: фотодиодный, когда во внешней цепи Ф. содержится источник постоянного тока, создающий на р–n-переходе обратное смещение, и вентильный, когда такой источник отсутствует. В фотодиодном режиме Ф., как и фоторезистор, используют для управления электрическим током в цепи Ф. в соответствии с изменением интенсивности падающего излучения. Возникающие под действием излучения неосновные носители диффундируют через р–n-переход и ослабляют электрическое поле последнего. Фототок в Ф. в широких пределах линейно зависит от интенсивности падающего излучения и практически не зависит от напряжения смещения. В вентильном режиме Ф., как и полупроводниковый фотоэлемент, используют в качестве генератора фото эдс.

Фотодиоды находят применение в устройствах автоматики, лазерной техники, вычислительной техники, измерительной техники и т.п.