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 …
Температурная зависимость интенсивности излучения
С ростом температуры интенсивность излучения светодиодов падает. Это снижение интенсивности происходит из-за: 1) безызлучательной рекомбинации через глубокие примесные уровни, 2) рекомбинации на поверхности, 3) потери носителей в барьерных слоях гетероструктур. …
Светодиоды с корпусами из эпоксидной смолы
Использование корпусов куполообразной формы из материалов с высокими значениями показателей преломления позволяет существенно ПОВЫСИТЬ коэффициент оптического вывода светодиодов extract за счет увеличения угла полного внутреннего отражения через верхнюю поверхность полупроводника. …
Ламбертовское распределение излучения
Различия между показателями преломления излучающего материала и окружающей среды ведет к анизотропии пространственного распределения излучения. Для планарных диодов на основе материалов с высокими значениями показателей преломления характерно ламбертовское распределение излучения. …
Пространственное распределение излучения (диаграммы направленности) светодиодов
Все светодиоды обладают собственным пространственным распределением излучения в дальнем поле, или диаграммой направленности (в светотехнике также принят термин «кривая силы света»). Интенсивность излучения в заданной точке, измеряемая в единицах Вт/см2, …
Угол вывода излучения
Если свет на границе между полупроводником и воздухом испытывает полное внутреннее отражение, излучение из полупроводника не выходит наружу. Свет может выйти за пределы полупроводника, если угол падения лучей на границу …
Спектр излучения
Механизм свечения полупроводниковых светодиодов заключается в излучении фотонов в результате спонтанной рекомбинации электронно-дырочных пар. Спонтанные процессы излучения света принципиально отличаются от процессов вынужденного (индуцированного) излучения, характерных для полупроводниковых лазеров и …
Внутренний и внешний квантовый выход излучения, коэффициент полезного действия (к. п. д.)
Активная область идеального светодиода испускает один фотон на каждый инжектированный в нее электрон, т. е. каждый электрон генерирует один световой квант (фотон). Поэтому квантовый выход излучения активной области идеального светодиода …
Напряжение на диоде
В ходе рекомбинации электронно-дырочных пар происходит преобразование энергии инжектированных электронов в энергию квантов света. Для осуществления такого преобразования энергии напряжение возбуждения или напряжение прямого смещения светодиода должно быть больше или …
Ограничивающие слои
Носители зарядов всегда стремятся перескочить из активной области светодиода в граничащие с ней слои. В двойных гетероструктурах число носителей, «сбежавших» из активного слоя в соседние слои, возрастает при уменьшении высоты …
Избыточная концентрация носителей в активной области двойных гетероструктур
Другим источником потерь квантового выхода излучения в двойных гетероструктурах является избыточная концентрация носителей в активной области, что происходит при высоких плотностях инжекционного тока. При увеличении тока инжекции происходит рост концентрации …
Потери носителей в двойных гетероструктурах
В идеальном светодиоде барьерные слои не дают инжектированным носителям возможности покидать активную область. Это позволяет добиваться большой концентрации носителей в этой области, что ведет к повышению эффективности излучательной рекомбинации. Энергия …
Влияние гетеропереходов на сопротивление устройств
Применение гетероструктур позволяет улучшить эффективность светодиодов. Это происходит за счет ограничения носителей в активной области, что позволяет исключить диффузию неосновных носителей на большие расстояния. Для направления света в волновод часто …
Распределение носителей в р-п-гетеропереходах
Все современные светодиоды разрабатываются на основе гетеропереходов. Устройства на гетеропереходах состоят из полупроводников двух типов: с узкой запрещенной зоной для создания активной области и с широкой запрещенной зоной для формирования …
Распределение носителей в гомогенных р-п-переходах
Распределение носителей тока в гомогенных р-п-переходах, т. е. в переходах в пределах одного материала, зависит от коэффициента диффузии носителей. Коэффициент диффузии носителей измерить довольно трудно. Гораздо проще экспериментально определить подвижность …
Энергия излучения
Энергия фотонов, излучаемых полупроводником, определяется шириной его запрещенной зоны Ед: hv^Eg. (4.16) В идеальном диоде инжекция в активную область одного электрона приводит к генерации одного фотона. Из закона сохранения энергии …
Отклонения от идеальных вольтамперных характеристик
Из уравнения Шокли следует теоретическое выражение предполагаемой вольтамперной характеристики р-п-перехода. Для описания экспериментально наблюдаемых характеристик используют уравнение (4.10) где riideai — коэффициент неидеальности вольтамперной характеристики диода. Для идеальных диодов он …
Вольтамперные характеристики светодиодов
В этой главе обсуждаются электрические свойства р-п-переходов. Основные соотношения приводятся без подробного вывода. Рассматриваются резкие р-п-переходы с концентрациями доноров Nd и акцепторов N. Все примеси считаются полностью ионизированными, т. е. …
Модель Эйнштейна
Первая теория оптических переходов была разработана Альбертом Эйнштейном. Модель Эйнштейна основана на описании спонтанных и вынужденных (индуцированных) переходов. Спонтанные переходы протекают без внешних воздействий, тогда как вынужденные переходы индуцируются фотонами. …
Зависимость рекомбинации от температуры и легирования
Зависимость вероятности рекомбинации от температуры представлена на рис. 3.2, который показывает параболическую зависимость Е(к) при низких и высоких температурах. При ее анализе можно выявить уменьшение числа носителей в интервале значений …
Модель Ван Росбрука-Шокли
Модель Ван Росбрука-Шокли позволяет оценить скорость спонтанной излучательной рекомбинации в равновесных и неравновесных условиях. Для этого необходимо знать основные характеристики полупроводника, определяемые стандартными экспериментальными методами: ширину запрещенной зоны, коэффициент поглощения …
Квантово-механическая модель рекомбинации
В книгах (Bebb, Williams, 1972; Agrawal, Dutta, 1986; Dutta, 1993; Thompson, 1980 et al.) О можно найти уравнения квантовой механики, подробно описывающие механизмы спонтанной рекомбинации, которую мы кратко рассмотрим. В …
МОДЕЛИ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ
В этой главе рассматриваются модели излучательной рекомбинации. Первой будет описана достаточно точная теоретическая модель, основанная на уравнениях квантовой механики. Вторая рассматриваемая модель была разработана Ван Росбруком и Шокли (Van Roos …
Конкуренция между излучательной и безызлучательной рекомбинацией
В предыдущих разделах было рассмотрено несколько механизмов безызлучательной рекомбинации: Шокли-Рида, Оже - и поверхностный. Безызлучательную рекомбинацию можно только уменьшить, но устранить полностью невозможно. Например, поверхностную рекомбинацию можно значительно снизить, пространственно …
Безызлучательная рекомбинация на поверхности полупроводника
Безызлучательная рекомбинация может происходить не только в объеме, но и на поверхности полупроводников, так как именно здесь часто нарушается периодичность кристаллической решетки. Модель энергетических зон основывается на строгом соблюдении периодичности …
Безызлучательная рекомбинация в объеме материала
Рекомбинация в полупроводниках бывает в основном двух видов: излучательная и безызлучательная. На рис. 2.5 показано, что в каждом акте излучательной рекомбинации происходит возбуждение одного фотона с энергией, равной ширине запрещенной …
Затухание люминесценции
Уменьшение количества носителей в полупроводниках может быть определено по затуханию люминесценции после короткого импульса сильное возбуждение Рис. 2.4. Затухание люминесценции в случае низкого и высокого уровней возбуждения (а). Постоянные времени …
Уравнение скорости бимолекулярной рекомбинации для структур с квантовыми ямами
Квантовые ямы представляют собой узкие области, расположенные между двумя барьерными слоями, назначение которых заключается в ограничении свободных носителей. Предположим, что ширина ямы равна Lqw, а плотности носите- „ о ОП …
Излучательная рекомбинация при высоком уровне возбуждения
При высоком уровне возбуждения концентрация носителей, образованных за счет возбуждения под воздействием света, намного больше равновесной концентрации носителей, т. е. Ап > (п0 +Ро)- ю ю4 ю3 ю2 ю1 10° …
Излучательная рекомбинация при низком уровне возбуждения
Рассмотрим динамику процесса рекомбинации, т. е. опишем его в виде функций, зависящих от времени. Предположим, что образец полупроводника подвергается воздействию света. Поскольку электроны и дырки возбуждаются и исчезают в процессе …
Излучательная рекомбинация пар электрон-дырка
(2.1) Независимо от того, является полупроводник легированным или нет, в нем всегда присутствуют оба типа свободных носителей: электроны и дырки. В условиях равновесия, т. е. когда материал не подвергается никаким …
ИЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ И БЕЗЫЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ
Рекомбинация электронов и дырок в полупроводниках бывает излучательной, т. е. с испусканием фотонов, и безызлучательной. В излучающих устройствах преобладает первый тип рекомбинации. Однако на практике безызлучательную рекомбинацию никогда не удается …
Новые области применения светодиодов
По мере возрастания интенсивности излучения светодиодов все шире становятся сферы их применения. На рис. 1.14 показаны медицинские очки со встроенными светодиодами, используемые хирургами во время проведения операций (Shimada et al., …
История создания светодиодов видимого диапазона оптического спектра из AlInGaP
Система материалов AlInGaP подходит для получения яркого свечения в красном (626 нм), оранжевом (610 нм) и желтом (590 нм) спектральных диапазонах и в настоящее время является основной для изготовления светодиодов …
