6. Токовые характеристики силы излучения (силы света) в максимуме диаграммы направленности светодиода при различных температурах

3. Фотоэлектрические процессы в светодиоде

Принцип действия светодиодов основан на явлении электролюминесценции при протекании тока в структурах с прямо смещенным p-nпереходом. Под действием напряжения прямого смещения уменьшается высота потенциального барьера p-nперехода, и в область перехода инжектируются основные носители заряда, где они рекомбинируют, испуская фотоны. Цвет свечения, возникающего при инжекционной электролюминесценции, зависит от ширины запрещенной зоны полупроводникового материала и природы примесей, которые легированы в данный полупроводниковый материал. В настоящее время достигнут существенный прогресс в области физики и технологии изготовления эпитаксиальных светодиодных квантоворазмерных гетероструктур на основе твердых растворовAlGaInNиAlGaAsP, что позволило получитьь рекордные эффективности преобразования электрической энергии в световую (до 100 люмен/Ватт) для светодиодов в зеленом, синем и фиолетовом диапазонах спектра.

Рис. 3.1. показывает конструкцию светодиода. Свет, излучаемый полупроводниковым кристаллом светодиода, попадает в миниатюрную оптическую систему, образованную сферическим рефлектором и самим прозрачным корпусом диода, имеющим форму линзы. Изменяя конфигурацию рефлектора и линзы, добиваются необходимой направленности излучения. Характерная для светодиода диаграмма направленности имеет максимум светового потока вдоль оси излучения, интенсивность которого спадает по мере отклонения от оси. Рис. 3.2. показывает схему включения светодиода на низких и на высоких частотах.

1. Поперечное сечение светодиода

2. Схема включения лазерного диода: а) на низких частотах, б) на высоких частотах

4. Объект исследования

В данной лабораторной работе исследуется квантоворазмерный GaAlAs суперяркий красный светодиод в 5 мм корпусе, предназначенный для осветительной техники. (Рис. 4.1.). Светодиод излучает в спектральном диапазоне от 615 до 705 нм (Рис. 4.2.). Центральная длина волны излучения светодиода равна 660 нм, доминирующая длина волны равна 640 нм, а ширина спектра излучения – 20 нм. Угол излучения составляет 22^о (Рис. 4.3.).

1. Внешний вид 5 мм светодиода

2. Относительная спектральная характеристика квантоворазмерного GaAlAs суперяркого красного светодиода

1. Диаграмма направленности квантоворазмерного GaAlAs суперяркого красного светодиода

1. Описание измерительной установки и методов измерения

Рис. 5.1. показывает блок-схему лабораторной установки, в состав которой входят:

• стенд для измерения ватт-амперных характеристик инжекционного лазера при различных температурах;

• вольтметр универсальный портативный В7-58/2;

• персональный компьютер с COM-портом и с интерфейсной программой, управляющей работой стенда.

1 – порт управления стендом

2 – клемма заземления

3 – разъем питания

4 – входной ВЧ разъем светодиода

5 – выходной электрический разъем фотодиода