6,6 Светодиоды и полупроводниковые лазеры на pn-переходе.

Свечение в светодиоде относится к явлению электро люмин. Инжекция на р-n переходе возн. в рез. инжекции неосновных носителей заряда.

Электроны инжектируются в p-область, а дырки в n-область. Рекомбинация своб-х электронов и дырок может происходить на примесных уровнях или в рез. рекомбинации свободного эл. и дырки. Излучение св-а явл. спонтанным, кванты света распространяются в разном направлении.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР НА P-N-ПЕРЕХОДЕ.

Энергетический спектр идеального полупроводника состоит из очень широких зон: это валентная зона V и зона проводимо­сти С, разделенные областью запрещенных значений энергии (запрещенной зоной).

Поскольку электроны стремятся перейти из зоны С в зону V (т. е. рекомбинировать с дыркой), то, если поместить такой полупроводник в соответствующий резонатор, можно получить лазерную генерацию. Необходимым условием лазерной генера­ции должно быть превышение числа вынужденных актов испускания фотонов над числом актов их поглощения.

Чтобы получить лазерную генерацию, две про­тивоположные поверхности полупроводникового образца поли­руют и делают плоскопараллельными, а две другие оставляют грубо обработанными с тем, чтобы предотвратить генерацию в нежелательных направлениях. Обычно обе рабочие поверхности не имеют отражающих покрытий.

Полупроводниковый лазер не может работать в непрерывном режиме при температурах выше неко­торой критической температуры Т_с. Повышенные тем­пературы требуют более высокой плотности тока, которая в свою очередь приводит к дальнейшему росту температуры, исключая таким образом возможность получений непрерывного режима генерации. Самые эффективные лазеры имеют очень широкую полосу генерации (>10¹¹Гц)

6.7 Характеристика фотоэлектрических приборов, построенных на использовании внешнего фотоэффекта.

Внеш. фотоэф. – эффект испускания электронов с поверх-ти твёрд. тела при его освещении. Он базируется на 2-х законах:

1.закон Эйнштейна: ;

2.з-н Столетова: , где I – ток, k – чувств-ть, Ф – световой поток. Рассмотрим приборы, постороенные на этом эффекте.

Вакуумный фотодиод.

Фотокатод – материал, который должен обладать малой работой выхода и большим спектральным диапазоном.

Рассмотрим фотокатоды: 1. Кислородо-цезиевый:

В баллон запустили О₂ и прогрели: внутр. часть стала Al₂O₃, внешняя – Al. Добавили Cs.

Спектральная характеристика

1. Сурьмяно-цезиевый фотокатод на металлической подлжке (эквипотенциальный)

Хар-ки фотодиода:

1.Спектральная

1. Частотная хар-ка и ВАХ

2. Световая хар-ка

tgα=k[мА/Лм],

I=kФ,

k – коэф. спектральной чувств-ти; Iт – темновой ток (обусловлен фоновой радиацией, космич. излучением).

Газонаполненный фотодиод. Заполним баллон газом для улучшения хар-к. If мы заполним баллон инертным газом и будем бомбардировать катод, то ток увелич-ся и электроны, бомбардирующие катод, приведут к вторичной эмиссии. Давление выбираем небольшим, чтоб не было тлеющего разряда.

К_ус=I₂/I₁

Рассмотрим сурьмяно-цезиевый фотокатод без металлической подложки:

ФЭУ. , , n – число динодов, α- коэф. фокусировки, .

Недостаток: большие шумы. Чтобы уменьшить шумы, ФЭУохлаждают.