Современные светодиоды

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 показана схема поперечного сечения лазера полоскового типа. В структуру лазера входит слой растекания тока, расположенный выше р-п-перехода. Из соображений

а Верхний контакт в форме линейной полоски б Верхний контакт в форме круга

[_

li

L

Вид

сверху

Теория растекания тока

х ~ 0 Расстояние от центра полоски *

Рис. 8.6. Схемы структур светодиодов со слоями растекания тока с полоско­вым (а) и с круглым (б) контактами

симметрии показана только правая половина лазера, поэтому левый край контакта на схеме соответствует центру полоскового лазера. Предполагается, что все точки х под металлическим контактом (х < гс) обладают одинаковыми потенциалами и плотностями тока (Jo), а под­ложка является эквипотенциальной поверхностью. Тогда плотность тока за пределами контакта определяется выражением

J(x) = --------------- —--------- -2--------- приж^Гс, (8.1)

— гс) /Ls + у/2 J

где Ls — длина растекания тока:

Ls = (8.2)

у р■ Jо-е

Здесь р — удельное сопротивление слоя растекания тока, t — толщина этого слоя, rijdeai — коэффициент неидеальности вольтамперной харак­теристики (обычно 1,05 < riideal < 1,35).

Далее будут обсуждаться модели для двух форм контактов: по­лоскового (рис. 8.6, а) и круглого (рис. 8.6,6). Сначала рассмотрим случай линейного полоскового контакта. Будем считать, что ток по

краю области растекания тока (х = rc + Ls) в е раз меньше тока под металлическим контактом. Тогда напряжение на границе окна будет меньше напряжения под контактом в ■ кТ)/е раз. Разность этих напряжений соответствует падению напряжения на слое растекания тока. Сопротивление слоя растекания тока в поперечном направлении определяется выражением

<8-3>

Ток, текущий через р-n-переход в слое растекания тока в вертикальном направлении:

I = J0-Lsdy. (8.4)

Применив закон Ома, найдем соотношение

р • ■ Jq ■ Lsdy — —deal —. (8.5)

tay e

Решив это уравнение относительно t, получим

Сравнив уравнения (8.2) и (8.6), обнаруживаем их идентичность. Урав­нение (8.6) дает возможность рассчитать требуемую толщину слоя рас­текания тока по заданным значениям удельного сопротивления этого слоя и длины растекания тока Ls. ф

Теперь перейдем к рассмотрению структуры светодиода с круглым контактом (рис. 8.6,6). Рассуждая аналогичным образом, выведем, выражение для нахождения поперечного сопротивления области от края контакта до края слоя растекания тока:

Гс+Ls rc+Lc

= + <8-7>

R= р - ^-г dr =

А

Ток в вертикальном направлении через р-п-переход в слое растекания можно найти из уравнения

/-Jo

7Г (Ls + гс)2 -к - r2c = Jo • 7Г • Ls ■ (Ls + 2 г с). (8.8)

Используя закон Ома, получим

-4- ■ Inf 1 + Jo • 7Г • Ls ■ (Ls + 2rc) = - deal —■ (8.9)

t ’ Z7T 7*с / 6

Решив это уравнение относительно t, найдем

«^■М^+тМі+Ш^етУ (810)

Уравнение (8.10) позволяет рассчитать требуемую толщину слоя рас­текания тока по заданным значениям удельного сопротивления этого слоя и длины растекания Ls. Отметим, что при больших гс, используя приближение 1п(1 + х) га х, выражение (8.10) можно упростить. Поэто­му, как и ожидалось, при гс —> оо уравнения (8.10) и (8.6) становятся идентичными.

Упражнение. Влияние ограничения тока в структурах со слоем растека­ния при очень высоких значениях плотности тока

Теория растекания тока

В структурах с вертикальным направлением тока (через кристалл сверху вниз) слой растекания распределяет ток по всей площади р-п-перехода. Однако при высокой плотности ток стремится сконцентрироваться в области под оми­ческими контактами, что и показано на рис. 8.7,а и б. Требуется объяснить эффект ограничения тока при высоких значениях плотности тока.

F-fs-

Рис. 8.7. Схема распределения тока в структурах со слоями растекания тока при низком (а) и высоком (б) уровне тока. При очень высоких плотностях тока растекание тока снижается, что ведет к повышению плотности тока под верх­ними контактами (б). Эквивалентная схема светодиода со слоем растекания

тока (в)

Решение 1. Длина области растекания тока определяется зависимостью Ls ос ос J“1/2, из которой следует, что при повышении плотности тока величина Ls уменьшается и ток собирается под верхним контактом.

Решение 2. Интуитивное объяснение эффекта ограничения тока вытекает из эквивалентной схемы, показанной на рис. 8.7, в. При очень высоких значени­ях плотности тока сопротивления, представляющие р-п-переход, уменьшаются, в то время как сопротивления, соответствующие слою растекания тока, оста­ются неизменными. Это приводит к тому, что ток стремится идти от верхнего контакта вертикально вниз.

Современные светодиоды

Выбираем светодиодную фитолампу без ошибок

Ключевым моментом для правильного развития растений остается наличие достаточного количества света. Без него останавливается главный биологический процесс — фотосинтез. Это преобразование энергии света в углерод и воду с участием атмосферного …

Какие бывают уличные светодиодные светильники

Светодиодное освещение считается самыми комфортным, практичным и перспективным. Все благодаря преимуществам, открывающимся перед его пользователями. Приборы на светодиодах долговечны, расходуют мало электроэнергии, легко и быстро устанавливаются, отличаются небольшим весом. Это …

Почему выбор светодиодных ламп является хорошей идеей?

Люди всё чаще предпочитают led фонари, также называемые светодиодными. Это закономерно, благодаря наличию нескольких преимуществ перед привычными лампами накаливания. Они достаточно отличаются от традиционного освещения, так как led лампочки используются …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.