Защита от электростатических разрядов
Одной из основных причин выхода из строя электронных и оптоэлектронных компонентов являются электростатические разряды (Vold - man, 2004). Рассмотрим ситуацию, когда на один из электродов диода попал заряд +Q. Предположим, …
КОРПУСА ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ МАЛОЙ И БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
В состав корпусов светодиодов обязательно входят два электрических вывода и оптически прозрачное окно для вывода излучения. Корпуса для мощных светодиодов, как правило, также содержат теплоотвод для рассеяния избытков тепла. Материалы …
Зеркальные и диффузные отражатели
В зеркальных отражателях угол отражения лучей равен углу их падения. Зеркальные отражатели являются детерминированными устройствами, поскольку в них углы отражения всегда задаются углами падения лучей. Диффузные отражатели ведут себя противоположным …
Отражатели с круговой направленностью
В настоящее время существует потребность в токопроводящих всенаправленных резонаторах, обладающих высокой отражательной способностью. Высококонтрастные зеркала Брэгга в воздухе демонстрируют всенаправленные отражательные характеристики. Кандидатом для использования в таких зеркалах Брэгга является …
Распределенные зеркала Брэгга
На рис. 10.6 для сравнения приведены спектры коэффициента отражения двух типов, отражателей: зеркала Брэгга и металлического зеркала. Видно, что металлические отражатели имеют широкую полосу с высоким коэффициентом отражения, тогда как …
Зеркала на основе полного внутреннего отражения
Полное внутреннее отражение характерно для границ раздела между двумя диэлектрическими средами с разными показателями преломления. Это явление было открыто Иоганном Кеплером в начале XVII. в. (Kepler, 1611). Кеплер пытался объяснить …
Металлические отражатели, отражающие и прозрачные контакты
Металлические отражатели с зеркальными поверхностями на границах раздела металл-воздух — это зеркала, обладающие высокими отражательными характеристиками и используемые человечеством в течение нескольких тысячелетий. Для металлических отражателей характерны высокие значения коэффициента …
ОТРАЖАТЕЛИ
Идеальные отражатели, встраиваемые в структуры светодиодов, должны обладать: — высокой отражательной способностью; — достаточно широкой областью с высоким коэффициентом отражения (широким спектром отражения); — изотропными характеристиками; — низким сопротивлением (чтобы …
Антиотражающие оптические покрытия
Антиотражающие AR (просветляющие) покрытия часто используют в светодиодах для систем связи с целью снижения френелевского отражения на границе раздела полупроводник-воздух. При нормальном падении лучей на - поверхность раздела коэффициент отражения …
Технология выращивания светодиодов на прозрачных подложках
Светодиоды видимого спектра (А1жОаі_ж)о,5Іпо,5Р, работающие на длинах волн в диапазоне 560-660 нм, обычно выращивают на подложках GaAs. При этом параметры решеток материала светодиода и подложки согласованы друг с другом. Поскольку …
Применение контактов разной геометрической формы
К верхним контактам предъявляются довольно строгие требования. Как правило, верхний контакт в светодиоде играет роль площадки для приваривания соединительной проволоки. Эта площадка часто имеет круглую форму и диаметр 100 мкм. …
Применение полупроводников с текстурированной поверхностью
Другим эффективным способом повышения коэффициента оптического вывода светодиодов является применение полупроводников с шероховатой или текстурированной поверхностью. В работах Шнитцера и др. (Schnitzer et al. 1993) и Виндиша и др. (Windisch …
Светодиоды с кристаллами разной геометрии
Многократное отражение излучения внутри полупроводников с высокими показателями преломления является одной из наиболее важных проблем, с которой приходится сталкиваться при разработке мощных светодиодов. На рис. 9.3 показан пример излучения, локализованного …
Двойные гетероструктуры
Практически все современные светодиоды изготавливают на основе двойных гетероструктур. Такие структуры состоят из двух пассивных барьерных слоев и одного активного слоя. На рис. 9.2 представлена зонная диаграмма двойной гетероструктуры. Ширина …
Поглощение полупроводниками излучения с энергией кванта меньше ширины запрещенной зоны
Для получения высоких значений коэффициента оптического вывода светодиода и предотвращения поглощения света ширина запрещенной зоны всех полупроводниковых слоев кроме активного слоя должна быть больше энергии фотона. Этого можно достичь применением …
СТРУКТУРЫ С ВЫСОКИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ОПТИЧЕСКОГО ВЫВОДА
Поскольку полупроводники обладают высокими показателями преломления, свет, падающий на границу полупроводник-воздух под достаточно большим углом, практически полностью отражается. Из закона Снеллиуса (иногда называемого законом Снелля) можно найти величину критического угла …
Слой, ограничивающий ток
В традиционных светодиодах на основе двойных гетереструктур с малыми верхними и большими нижними контактами, носители, инжектируемые в активную область через верхний контакт, в основном под ним же и скапливаются. Очевидно, …
Структуры с поперечной инжекцией носителей тока
На рис. 8.11, а показана структура светодиода с поперечной инжекцией носителей тока. В таких диодах ток течет через барьерные слои обоих типов в горизонтальном направлении. В идеальном случае излучение в …
Влияние ограничения тока в светодиодах на изолирующих подложках
Для светодиодных мезаструктур, выращенных на диэлектрических подложках, характерно явление ограничения тока. Примерами светодиодов с мезаструктурами являются светодиоды InGaN/GaN на сапфировых подложках. В них контакт р-типа обычно размещается на верхней поверхности …
Теория растекания тока
В работе Томпсона (Thompson, 1980) даны теоретические основы явления растекания тока в слое, расположенном под верхним контактом полоскового типа. Такая геометрия контактов характерна для полупроводниковых лазеров. На рис. 8.6, а …
Слой растекания тока
В светодиоде с тонким верхним барьерным слоем ток инжектируется в ту часть активной области, которая расположена под верхним электродом. Следовательно, свет генерируется преимущественно в области под непрозрачным металлическим контактом, что …
УПРАВЛЕНИЕ ТОКОМ
Светодиодные структуры выращивают на проводящих либо на диэлектрических подложках. В структурах, выращенных на проводящих подложках, ток течет практически вертикально (т. е. перпендикулярно плоскости подложки). В светодиодах на диэлектрических подложках ток, …
Согласование параметров кристаллических решеток
В двойных гетероструктурах для создания активных и барьерных слоев используют разные материалы, которые, однако, должны иметь одинаковые кристаллические структуры и постоянные решеток. Невыполнение этих условий ведет к возникновению на границе …
Безызлучательная рекомбинация
Очень важно, чтобы для формирования активной области использовались высококачественные материалы, в которых мало точечных дефектов, нежелательных примесей, дислокаций и прочих дефектов, способных привести к созданию глубоких примесных уровней. Поверхностную рекомбинацию …
Легирование барьерных слоев
Легирование барьерных слоев сильно влияет на квантовый выход излучения светодиодов с двойными гетероструктурами. Удельное сопротивление этих слоев определяется концентрацией в них примесей. Для предотвращения нагрева барьерных слоев их удельное сопротивление …
Положение р-п-перехода
В светодиодах на основе двойной гетероструктуры бывает трудно сформировать р-п-переход в барьерном слое. Обычно нижний барьерный слой является областью n-типа, а верхний — областью р-типа. Активный слой при этом либо …
Легирование активной области
Легирование активного и барьерных слоев двойных гетероструктур примесями соответствующих типов заметно отражается на эффективности светодиодов. Влияние легирования на величину внутреннего квантового выхода однозначно характеризовать невозможно. Сначала рассмотрим случай легирования активной …
Двойные гетероструктуры
Из выражения для времени жизни носителей, выведенного из уравнения скорости бимолекулярной рекомбинации, следует, что как при низком, так и при высоком уровне возбуждения скорость излучательной рекомбинации увеличивается с ростом концентрации …
СВЕТОДИОДЫ С ВЫСОКИМ ВНУТРЕННИМ КВАНТОВЫМ ВЫХОДОМ ИЗЛУЧЕНИЯ
Для получения высоких значений внутреннего квантового выхода излучения надо либо повышать вероятность излучательной рекомбинации, либо снижать вероятность безызлучательной рекомбинации. Далее будут рассмотрены оба подхода к этой проблеме.
Схемы питания и управления светодиодами
При разработке схем питания и управления светодиодами, работающими в стационарных условиях, требуется учитывать такие факторы, как сложность и стоимость управляющей схемы, ее к. п. д, а также возможность компенсации температурной …
Измерение температуры перехода по прямому напряжению
Эта процедура также состоит из двух этапов: калибровочного измерения прямого напряжения на диоде Vf в импульсном режиме и измерения этого напряжения в режиме постоянного тока. Рис. 6.6 иллюстрирует алгоритм данного …
Теоретическое обоснование зависимости прямого напряжения светодиода от температуры
Вывод теоретической зависимости прямого напряжения светодиода от температуры, приведенный в этом разделе, базируется на материалах книги (Xi et al., 2004, 2005). Вольтамперная характеристика идеального р-п-перехода определяется уравнением Шокли (6.3) где …
Температура перехода и длина волны в максимуме спектра излучения
Соответствующий метод основан на зависимости ширины запрещенной зоны (следовательно, и длины волны в максимуме спектра излучения) от температуры. Метод предусматривает два этапа: калибровка измерительной аппаратуры и измерение температуры р-п-перехода. На …
Температура носителей и наклон спектральной характеристики в области высоких энергий
Из распределения Больцмана для носителей зарядов, описывающего спектр излучения в области высоких энергий, вытекает экспоненциальная зависимость интенсивности излучения от энергии фотонов: / ос ехр [—hv/(kTc)], (6.1) где Тс — температура …
ТЕМПЕРАТУРА р-п-ПЕРЕХОДА И ТЕМПЕРАТУРА НОСИТЕЛЕЙ ТОКА
Температура р-п-перехода, соответствующая температуре активной области кристаллической решетки, является важным параметром светодиодов. Важность этой характеристики объясняется следующими причинами. Во-первых, от температуры р-п-перехода зависит внутренний квантовый выход излучения диода. Во-вторых, работа …
