Главная  Полупроводниковые оптоэлектронные приборы 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Отечественная промышленность выпускает широкую номенклатуру изделий электронной техники, применение которых позволяет создавать эффективную малогабаритную, экономичную и надежную электронную аппаратуру. Важное место в общей номенклатуре изде-.лий электронной техники занимают оптоэлектронные приборы.

Основой оптоэлектроники является использование электромагнитного излучения оптического диапазона для передачи, обработки или отображения информации. Полупроводниковые оптоэлектрон!1ые приборы являются приборами, чувствительными к электромагнитному излучению в спектральном диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового ИЛИ излучающими электромагнитную энергию в том же диапазоне.

Рассматриваемые в данном справочнике полупроводниковые оптоэлектронные приборы, хотя и различны по функциональному назначению, имеют в основе своей общий физический принцип действия и потому составляют единое семейство приборов некогерентной оптоэлектроники, которая является в настоящее время интенсивно развивающейся областью электронной техники.

Настоящий справочник является изданием, впервые обобщающим все практические сведения по полупроводниковым оптоэлектрои-ным приборам, необходимые при разработке радиоэ.лектронной аппаратуры. О подавляющей час и приборов сведения публикуются впервые.

Книга состоит из разделов, в каждом из которых рассмотрен определенный класс приборов. Кроме справочных данных в каждом разделе имеются сведения о физике работы, особенностях электрооптических характеристик и о применении данного класса приборов.

Сведения о параметрах и предельных эксплуатационных режимах приводимых приборов взяты из технических условий на эти приборы. Определения и буквенные обозначения параметров даны с учетом действующих Государственных стандартов СССР: ГОСТ 22274-80. Излучатели полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; ГОСТ 23562-79. Оптопары. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; ГОСТ 19480-74. Микросхемы интегральные. Электрические параметры. Термины, определения и буквенные обозначения.



РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЕ ДИОДЫ

1.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ПАРАМЕТРЫ, ПРИМЕНЕНИЕ

Светоизлучающим диодом (СИД) называется полупроводнико-,вый диод, предназначенный для отображения информации. Рабочим участком во-льт-амперной характеристики СИД является прямая ветвь. При протекании через диод прямого тока происходит инжекция неосновных носителей заряда (электронов или дырок) в базовую область диодной структуры. Инжектированные неосновные носители заряда рекомбинируют. При этом они переходят с более высокого, энергетического уровня на более низкий, а избыточная энергия выделяется в виде кванта света. Длина волны излучения % связана с изменением энергии электрона Д£ при таком оптическом переходе соотношением

к = кС1ЫЕ,

где h - постоянная Планка; С - скорость света.

Обычно почти равно энергетической ширине запрещенной зоны Eg полупроводника, на основе которого изготовлен диод.

Диапазон длин волн видимого глазом света составляет 0,45 мкм <;?1,<; 0,68 мкм. Поэтому для светоизлучающих диодов используются полупроводниковые материалы со сравнительно большой шириной запрещенной зоны: £>1,8 эВ. Основными материалами, применяющимися в настоящее время для изготовления светоизлучающих диодов, являются фосфид галлия, карбид кремния и твердые растворы, имеющие состав: галлий-мышьяк-фосфор и галлий - мышьяк - алюминий.

Путем добавления в полупроводниковый материал атомов веществ-активаторов можно изменять в некоторых пределах цвет излучения диода. Например, в зависимости от концентрации цинка и азота в фосфиде галлия цвет свечения может изменяться от красного до зеленого.

Светоизлучающие диоды предназначены для визуального восприятия отображаемой информации. Эффективность воздействия светового излучения на зрение зависит от длины волны излучения и определяется значением относительной функции видности. График этой функции показан на рис. 1.1. Функция видности - это зависимость монохроматической чувствительности глаза человека, отнесенной к значению максимальной чувствительности, от длины во-л-ны воспринимаемого излучения. Максимальная чувствительность глаза соответствует зеленой части спектра, т. е. длине волны Я= =0,55 мкм.



Основные параметры светоизлучающих диодов следующие: сила света Jv - излучаемый диодом световой поток, приходящийся на единицу телесного угла в направленки, перпендикулярном к плоскости излучающего кристалла. Указывается при заданном значении прямого тока и измеряется в канделах;

1,0 0,1

II 0,05 ЧМ 0,02 0,01

0,005

Рис. 1.1. Относительная функция видности спектральной чувствительности глаза, определенная Международной комиссией по освещению (МКО), для дневного зрения

а

а

§

Границы диапазонов цветности

яркость L -величина, равная

В,002\4-I-j-1-1-1--отношению силы света к площа-

п.тМ I I I I I \ ди светящейся поверхности. Из-С,45 0,5 0,55 0,В 0,В5Х,кш Меряется в канделах на квадратный метр при заданном значении прямого тока через диод;

постоянное прямое напряжение 1/пр - значение напряжения на светодиоде при протекании постоянного прямого тока;

максимально допустимый постоянный прямой ток 1 максимальное значение постоянного прямого тока, при котором обеспечивается заданная надежность при длите.льной работе диода;

максимально допустимое обратное постоянное напряжение Vo6fmax - максима.льное значение постоянного напряжения, приложенного к диоду, при котором обеспечивается заданная надежность при длительной работе;

максимально допустимое обратное импу.льсное напряжение f обр.и таж-максимальное пиковое значение обратного напряжения иа светодиоде, включая как однократные выбросы, так и периодически повторяющиеся;

максимум спектрального распределения %тах-длина волны светового излучения, соответствующая максимуму спектр а.льной характеристики излучения светодиода.

Характеристикой диода как источника света является зависимость яркости от прямого тока, т.е. Л=/(/пв) (яркостная характеристика) или зависимость силы света от прямого тока, т. е. lv= -fifnp) (световая характеристика).

Цвет свечения характеризуется спектральными характеристиками излучения диодов. Диоды на основе фосфида га.ллия имеют спектральные характеристики с двумя выраженными максимума.ми в красном и зеленом участках спектра. В зависимости от количества активирующих примесей, внедренных в структуру излучающего кристалла при изготовлении, соотношение между значениями этих максимумов изменяется в сторону красного или зеленого цвета. При достижении этого соотношения 10: 1 и выше получают красный или зеленый цвета излучения. При соотношениях максимумов 10:4 получаются светодиоды же.лто-оранжевого цвета свечения.



[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60