Светоизлучающие диоды

Благодаря своей простоте и низкой стоимости, светодиоды распространены значительно шире, чем лазерные диоды.

Принцип работы светодиода основан на излучательной рекомбинации носителей в активной области гетерогенной структуры при пропускании через нее тока, рис 1.11,а. Носители заряда – электроны и дырки – проникают в активный слой (гетеропереход) из прилегающих пассивных слоев (р- и n- слоя) вследствие подачи напряжения на p-n структуру, где испытывают спонтанную рекомбинацию, сопровождающуюся излучением света.

Длина волны излучения λ (мкм) связана с шириной запрещенной зоны активного слоя (эВ) законом сохранения энергии , рис. 1.11 б.

Показатель преломления активного слоя выше показателя преломления ограничивающих пассивных слоев, благодаря чему рекомбинационное излучение может распространяться в пределах активного слоя, испытывая многократное отражение, что значительно повышает КПД источника излучения.

Гетерогенные структуры могут создаваться на основе разных полупроводниковых материалов. Обычно в качестве подложки используются GaAs и InP. Соответствующий композиционный состав активного материала выбирается в зависимости от длины волны излучения и создается посредством напыления на подложку.

0,1-0,2мм электронов

-

- +

+

инжекция

а) б) дырок

Рис.1.12. Двойная гетероструктура: а) гетероструктура;

б) энергетическая диаграмма при прямом смещении

Длину волны излучения определяют как значение, соответствующее максимуму спектрального распределения мощности, а ширину спектра излучения - как интервал длин волн, в котором спектральная плотность мощности составляет половину максимальной.