1
КАФЕДРА
І
Частота излучения зависит от
материала светодиодов и состава
легирующих примесей. В качестве
его использую т арсенид галлия,
фосфид галлия, фосфид кремния,
карбид кремния и др. В настоящее
время светодиоды различных типов
позволяют перекрыть диапазон длин
волн излучения от 366 до 950 нм и
более.
Возможно создание светодио-
дов, которые в зависимости от их
включения будут излучать в раз-
личных областях спектра и иметь
управляемый цвет свечения. При
этом использую тся или за в и си -
мость интенсивности отдельных
частот излучения от тока р-п-пере-
хода, или см еш ение излучений
двух светодиодов, имеющих свече-
ние разного цвета.
В первом случае изм енение
цвета происходит из-за того, что в
составе излучения р-п-перехода
имеется несколько световых полос,
яркость которых неодинаково из-
меняется при изменениях протека-
ющего тока. При их смешивании
получается результирующее излу-
чение, цвет которого зависит от
значений яркости отдельных полос.
Во втором случае, который по-
лучил преимущественное распро-
странение, используются двухпе-
реходные структуры СаР (рис. 9а).
Как видно из рисунка, на кристал-
ле фосфида галлия созданы два р-
п перехода. Примеси подобраны
так, что один р-п-переход излуча-
ет свет красного, а другой - зеле-
ного цвета. При их смешивании по-
лучается желтый цвет. В структу-
ре имеется три (
1
,
2
, 3) вывода, что
позволяет через каждый р-п-пере-
ход пропускать свое значение тока
(рис. 96). Изменяя токи переходов
Зеленый
Красны й
' ^
к
±
!
а/
о2
Зеленый
У*
Красный
О
@
@
о
б)
Рис. 9.
Структура светодиода с уп-
равляемым цветом свечения (а); его
принципиальная схема (б)
удается менять цвет излучения от
желто-зеленого до красно-желтого
оттенка, а также получать чистые
красны й и зеленый цвета. П ро-
мышленностью выпускается ана-
логичный светодиод типа ЗЛС331
(АЛС331А), у которого токи пере-
ходов м огут меняться до 20 мА,
Сила света при /пр= 10 мА равна
0,25 мкд, постоянное прямое на-
пряжение - 3 В.
Для получения повы ш енной
мощ ности излучения применяют
суперлюминесцентные диоды, за-
нимающие промежуточное поло-
жение между инжекционными све-
тодиодами и полупроводниковыми
лазерами. Они обычно представля-
ют собой конструкции, работаю -
щие на том участке ватт-амперной
характеристики, на котором на-
блюдается оптическое усиление
(сти м ул и р о в а н н о е и зл уче н и е ).
Этот участок характеризуется тем,
что внешний квантовый выход на
нем сущ ественно больше, чем у
обычного светодиода. Суперлюми-
несцентные диоды имеют умень-
шенную спектральную ширину по-
лосы излучения и требуют для ра-
боты больших плотностей тока (при
мощности излучения 60 мВт плот-
ность тока 3 кА/см2). Их применя-
ют при работе с волоконно-опти-
ческими линиями связи.
В ряде случаев в качестве уп-
равляемых источников света при-
м еняю т инж екционны е лазеры .
Они отличаются от светодиодов
тем, что излучение сконцентриро-
вано в узкой спектральной облас-
ти и является когерентным. Лазе-
ры имеют относительно высокий
КПД и большое быстродействие.
При когерентном излучении все
частицы излучаю т согласованно
(вынужденное стимулированное из-
лучение) и синфазно с колебания-
ми, установившимися в резонаторе.
Для обычных светодиодов харак-
терны спонтанное излучение, скла-
дывающееся из волн, посылаемых
различными частицами независимо
друг от друга, и хаотическое изме-
нение амплитуды и фазы суммар-
ной электромагнитной волны.
С тим улированное излучение
возникает при высокой концентра-
ции инжектированных в полупро-
водник носителей заряда и нали-
чии оптического резонатора. По-
этому объем зоны, где происходит
излучательная рекомбинация, в по-
лупроводниковых лазерах ограни-
чивают с помощью конструктивных
и технологических мер (площадь
поперечного сечения 0,5.
..2 мкм2,
протяженность зоны 300.
..500 мкм)
и эту активную область выполня-
ют из материала с другим показа-
телем преломления, чем у окружа-
ющей ее среды. В итоге получает-
ся световод, торцы которого огра-
ничены с обеих сторон зеркальны-
ми гранями (полупрозрачными зер-
калами, получающимися при ско-
ле кристалла). Он выполняет роль
резонатора.
При токе инжекции, меньшем
порогового значения /пор, наблюда-
ется спонтанное излучение, как и
в обычном светодиоде. При увели-
чении тока до /пор (/пор>50.
..150 мА)
и выше возникает стимулированное
излучение и наблюдается резкое
увеличение выходной оптической
мощности, например с 5 мкВт/мА,
характерной для спонтанного излу-
чения, до 200 мкВт/мА. Благодаря
тому, что фотоны, появившиеся в
процессе реком бинаций, м ного-
кратно проходят через световод,
отражаясь от зеркальных граней,
прежде чем им удается выйти за
пределы кристалла через полу-
прозрачное зеркало, наблюдается
м онохром атичность и когерент-
ность излучения.
Из-за дифракционных явлений
в резонаторе сечение светового
луча имеет эллипсоидную форму.
Угол расходимости светового пуч-
ка около 20.
..50°.
Полупроводниковые лазеры ши-
роко применяются при создании све-
товодных линий связи большой про-
тяженности и в измерительных уст-
ройствах различного назначения.
Система обозначений светоди-
одов анал огична обозначениям
обы чны х диодов, только вместо
буквы Д используют Л, например
АЛ307А. Ниже приводится таблица
с основны м и характеристикам и
наиболее распространенных в на-
стоящее время светодиодов.
Радиолюбитель - 09/2004
I
і
*
предыдущая страница 4 Радиолюбитель 2004-09 читать онлайн следующая страница 6 Радиолюбитель 2004-09 читать онлайн Домой Выключить/включить текст