і
КАФЕДРА
1
из валентной зоны в зону проводи-
мости. Фотоны с энергией от д £ д о
Д£+25£ поглотиться не могут, так
как нижнее состояние (валентная
зона) свободно и в нем нет элект-
ронов, а верхнее уже заполнено.
Следовательно, р-п-переход более
прозрачен для ф отонов, энергия
которых лежит в этом интервале.
Излучение возможно только в уз-
ком диапазоне частот, соответ-
ствующем энергии запрещ енной
зоны д £ с шириной спектра, обус-
ловленной §£. В современных све-
тодиодах широко используются по-
лупроводники, в которых в созда-
нии излучения существенную роль
играют примесные центры (ваР ,
ваАв, хРх и т. д.). По существу, это
ловуш ки, энергетические уровни
которы х леж ат в за пр е щ е н н о й
зоне. Возможны следующие меха-
низмы излучательной рекомбина-
ции: носитель заряда захватывает-
ся своим прим есны м центром
(электрон - акцепторным, дырка -
донорным), а затем он рекомбини-
рует со свободным носителем за-
ряда п р о ти во п о л о ж н о го зн а ка ;
электрон и дырка захватываются
примесным центром, так что зона
вблизи его оказывается в возбуж-
денном состоянии (образуется свя-
занный экситон), после чего осу-
ществляется рекомбинация и пр.
Цвет свечения зависит от матери-
ала примесей. Так, например, при-
месные центры из гп О обеспечи-
вают получение красного свече-
ния, из азота Ы- зеленое, из
ZnO
и
N - желтое и оранжевое и т. д.
Яркость свечения светодиода
примерно пропорциональна числу
зарядов, инжектированных р-п-пе-
реходом. При этом для получения
приемлемых значений необходимо
обеспечить значительную плот-
ность тока, протекаю щ его через
переход (не менее 30 А/см2).
При обычно используемых раз-
мерах это приводит к необходимо-
сти пропускать через переход ток
порядка 5.
..
100
мА, что требует
значительных затрат электричес-
кой мощности на питание инжекци-
онного диода. При малых токах ин-
жекции (1.
..2 мА) пропорциональ-
ность между током и светом нару-
шается, так как начинают сказы -
ваться конкурирующие безызлуча-
тельные рекомбинационные про-
цессы.
Так как полупроводник покида-
ет часть фотонов, остальные же
сначала отражаются от поверхно-
сти, а затем поглощаются в объе-
ме полупроводника, то вводят по-
нятие квантовой эф ф ективности
излучения. Внешней квантовой эф-
фективностью излучения или кван-
товым выходом называется отно-
шение числа излученных во внеш -
нее пространство фотонов к числу
неосновных зарядов, инжектиро-
ванных через р-п-переход. Обычно
значение квантового выхода со-
ставляет 0,1 .
..30%.
Основная характеристика ин-
жекционного светодиода - люкс-
амперная
(рис. 76).
Она имеет не-
линейный начальный участок, ха-
рактеризуемый низкими выходны-
ми яркостями, и практически линей-
ный участок, в пределах которого
яркость изменяется в
10
...
100
раз.
Этот участок чаще всего и исполь-
зуется в качестве рабочего. В об-
щем случае характеристику апп-
роксимируют степенной функцией
в = ы гд ,
где
В -
яркость свечения; Ь - ко-
эффициент пропорциональности;
/д - т о к светодиода; у =
0
,5.
..
0
,9 для
светодиодов из ЭаР; у = 1.
..3 для
светодиодов из ЭаАэ.
При работе на линейном участ-
ке характеристика обычно аппрок-
симируется выражением
В -
Ц)(/д -
1пор)<
где В
0
- чувствительность по ярко-
сти (изменение яркости свечения
при изменении тока перехода на
единицу);
1пор
- пороговый ток че-
рез диод, при котором возможна ли-
неаризация характеристики
В
= ^(/).
Значения
1П0Р
у диодов разного типа
находятся в интервале 0,1 .
..2,5 мА.
Ток светодиода, смещенного в
прямом направлении, в первом
приближении определяется выра-
жением, аналогичным выражению
для обычного диода:
= 1т
(еи1{т
* )-Г).
Здесь
т -
коэффициент, изме-
няющийся в пределах 0,5.
..2 (типо-
вое - 1,5).
В большинстве случаев при ис-
пользовании светодиодов в диапа-
зоне комнатных температур зави-
симостью тока /д от температуры
окружающ ей среды пренебрегают.
Величина В
0
имеет разные значе-
ния от экземпляра к экземпляру.
Эквивалентная схема светоди-
ода приведена на
рис. 7в.
Сопро-
тивление Я характеризует омичес-
кое сопротивление полупроводни-
ка и контактов, Яд(7д) - сопротив-
ление р-п-перехода, смещенного в
прямом направлении, а Сд(7д) - его
емкость.
Дифференциальное сопротивле-
ние р-п-перехода в области линейно-
го участка характеристики ЯДДИФ до-
статочно мало (при Яд= 101.
..
1
02 Ом
Я
ддаф<1
Ом), что позволяет линеари-
зовать эквивалентную схему свето-
диодов, работающих на указанном
участке.
И нжекционны е светодиоды в
отличие от электролюминесцент-
ных конденсаторов являются токо-
выми приборами, питать и управ-
лять которыми необходимо с помо-
щью источников тока.
Наиболее типичные конструк-
ции светодиодов приведены на
рис. 8а-в,
условное обозначение -
на
рис. 8г.
^(СаАБ)
/ л(А1СаА5)
/
р
(Са А з ) -
атпибний
спой
р-
(АЮаАя)
® 5 3 к^)+ - ю а Аэ)
'ЭЮо
г)
Рис. 8.
Конструкция светодиодов: а - плоская; б
-
плоскопланарная; в - полу-
сферическая; г
-
условное обозначение светодиода; 1 - выводы; 2
-
крис-
талл; 3 - полимерная линза
V
1 Р плиплю битрпк —
ПО / 9 ПОЛ
предыдущая страница 3 Радиолюбитель 2004-09 читать онлайн следующая страница 5 Радиолюбитель 2004-09 читать онлайн Домой Выключить/включить текст