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 равен единице. Внутренний квантовый выход излучения светодиода (или его внутренняя эффективность) определяется отношением числа рожденных в его активной области фотонов к числу инжектированных в нее электронов в единицу времени (секунду), т. е.
„ _ Ры/ihu)
ТЫ - 1/е ■ (5Л)
где Pint — мощность оптического излучения из активной области светодиода,/—ток инжекции.
Желательно, чтобы все фотоны, испускаемые активной областью, выходили за пределы светодиода. Именно так и должно происходить в идеальных светодиодах, внешний квантовый выход излучения которых равен единице. Однако в реальных светодиодах часть фотонов все же остается внутри полупроводника.
• Они могут быть поглощены подложкой светодиода, если она обладает способностью поглощать излучение данной длины волны.
как отношение числа фотонов, излученных светодиодом, к числу фотонов, образованных в активной области в единицу времени (секунду):
77extract = plnhly (5'2)
где Р — мощность оптического излучения, выходящего за пределы светодиода.
Этот параметр отражает качество светодиода. Без применения сложных и дорогих технологических процессов практически невозможно сделать светодиод с T]extract > 50 %.
Внешний квантовый выход излучения светодиода определяется отношением числа фотонов, испущенных светодиодом к числу инжектированных электронов в единицу времени (секунду):
P/{hv)
%xt — — ^7int [7] ^extract* (5.3)
Коэффициент полезного действия (к. п. д.) светодиода определяется как
7/power — і. у' (5-4)
где I - V — электрическая мощность, подведенная к светодиоду.
Упражнение. Определение квантового выхода излучения светодиода
Рассматривается светодиод с пороговым напряжением, равным Vth = = Eg/e = 2 В, и дифференциальным сопротивлением Rs = 20 Ом. Вольт - амперная характеристика такого светодиода при прямом смещении имеет вид:У = Vth + IRs - При пропускании через диод тока I = 20 мА его оптическая мощность составляет Р = 4 мВт при hv — Ед. Требуется определить внутренний и внешний квантовый выход излучения светодиода, а также его к. п. д. Предполагается, что ^extract = 50%.
