Светоизлучающие диоды. Светоизлучающие диоды (светодиоды) – это полупроводниковый прибор с одним p-n– переходом, в котором осуществляется непосредственное преобразование
Светоизлучающие диоды (светодиоды) – это полупроводниковый прибор с одним p-n– переходом, в котором осуществляется непосредственное преобразование электрической энергии в энергию светового излучения. Принцип действия светодиода основан на излучении света p-n – перехода некоторых полупроводников, вызываемом рекомбинацией электронов и дырок при прохождении прямого тока.
Свечение полупроводникового диода наблюдал ещё в начале 20 – х годов ХХ века в Нижегородский лаборатории О.В. Лосев во время своих экспериментов по генерации электрических колебаний с помощью кристаллического детектора. Однако дальнейшее изучение этого явления началось лишь в середине 50 – х годов.
Светодиод имеет двухслойную структуру. Процессы, происходящие в pn – переходе при отсутствии внешнего напряжения и при прямом напряжении, такие же как в обычном полупроводниковом диоде. Но главную роль в светодиоде играют процессы рекомбинации. При отсутствии внешнего напряжения на светодиоде интенсивность рекомбинаций настолько незначительна, что излучение pn – переходом не наблюдается. Обычно светодиоды изготавливают с несимметричным p-n – переходом. Концентрация дырок в p – области значительно превышает концентрацию электронов в n – области.
При включении источника прямого напряжения через pn – переход проходит прямой ток за счёт инжекции дырок из p – области в n – область. В результате n – область вблизи p-n – перехода насыщается дырками, происходит интенсивная их рекомбинация с электронами сопровождающаяся излучением света.
Интенсивность излучения пропорциональна количеству носителей заряда, инжектированных через p-n-переход. Поэтому светодиоды называются инжекционными. Свечение, излучаемое p-n – переходом светодиода связано с энергетическими процессами и может быть объяснимо с помощью диаграммы энергетических уровней.
| Зона проводимости ппппроводимостипроводимости
|
L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAUKwvbccA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPT2vCQBTE74V+h+UJvYhu2lKV6CpFLOpJ/AN6fGSf STD7Nt3dJum37xYEj8PM/IaZLTpTiYacLy0reB0mIIgzq0vOFZyOX4MJCB+QNVaWScEveVjMn59m mGrb8p6aQ8hFhLBPUUERQp1K6bOCDPqhrYmjd7XOYIjS5VI7bCPcVPItSUbSYMlxocCalgVlt8OP UbCz9anFy/b78m76q02/XZ8bt1bqpdd9TkEE6sIjfG9vtIKP8WgM/2/iE5DzPwAAAP//AwBQSwEC LQAUAAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNd LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8u cmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hh cGV4bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAFCsL23HAAAA3QAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRy cy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACMAwAAAAA= " fillcolor="#5b9bd5" strokeweight="1.5pt"> В результате инжекции в n –область неосновных для неё носителей заряда и большого количества в ней основных носителей получается значительное число электронов и дырок.
| Рис.7.8. Структура светодиода (а) и энергетическая диаграмма, поясняющая его принцип действия (б)
|
На энергетической диаграмме это соответствует заполнению низких уровней зоны проводимости электронами и появлению в верхней части валентной зоны не занятых электронами уровней – дырок (рис.7.8.). Такое состояние неустойчивое, поэтому непрерывно происходит процесс обратного перехода электронов из зоны проводимости на свободные уровни валентной зоны, т.е. рекомбинация электронов и дырок. Длина волны излучения зависит от ширины запрещённой зоны ∆W3. При этом наблюдается свечение определённого цвета, зависящего от материала светодиода.
Различные типы светодиодов могут иметь красное, оранжевое, жёлтое, зелёное, голубое свечение.
Дата добавления: 2015-12-29; просмотров: 971;
