Sisteme Optoelectronice

Diodele electroluminiscente

În calitate de emiţători necoerenţi pot fi utilizate tuburi cu incandescenţă şi cu tuburi cu descărcări în gaze supraminiature , luminofore sub formă de praf şi pelicolă. DE ,însă cerinţele ce se referă la Disp.Opto. Elec.sunt satisfăcute numai de Dece se carac. Cu o valoare mare a eficienţei de transformare a energiei electrice în cea luminoasă cu fiabilitatea înaltă , durată mare de funcţii , stabilitate către acţiuni mecanice şi climaterice , rapiditate înaltă ( Ins 10-10s).

ELD este procesul de recombinare a purtătorilor de sarcini neechilibraţi prin trecerea purtătorilor prin semi.

DE se împart în 3 grupe:

1)DE care radiază în domeniul vizibil al spectrului optic şi care se utilizează p/u afişarea informaţiei de simboluri .

2)DE care radiază în domenii infraroşii pe care se utilizează în optocuploare şi în comunicaţii optice prin fibre optice.

3)DE de o putere înaltăde rotaţie.

Diodele acestor grupe se fabrică din materiale semi-re :GaP, GaAs, GaAs1-xPx, Ga1-xAlxAs, In1-xGaxAs1-yPy, GaAsPSby, InGaAsPSb.

Mai puţin se utilizează InP.

Principiul de funcţionare a DE acestor grupe este acelaşi şi se bazează pe fenomenul electroluminiscenţei spontane prin injecţie adica injecţia purtătorilor de sarcină minoritari prin jonc. p-n în domeniul activ a cristalului ,care are o joncţiune omogenă ,heterojoncţiune sau o jonc variabilă. Specific proceselor de injecţie în DE (LED) constă în aceea că unul din domeniul al joncţiunii trebuie să fie optic activ, adică trebuie să aibă o eficienţă mare de transferare a energiei electrice în energie luminoasă aşa domeniu în DE ca deobicei este domeniul de tipul p. . Acest domeniu activ se mai numeşte bază. Din fizica corpului solid cunoaştem că recombinarea purt. de sarc. Neechilibraţi într-o unitate de volum şi de timp se determină prin formula:

R=Bnppp0 (1)

unde R-viteza de recombinare

B-coef. De recombinare

np-concent.purt.de sar. neechil.

ppo -echilibraţi

P/u mat. sem. cu tranziţii directe B=7,2*10-10cm3/s

cu tranziţii indirecte B=5,3*10-14cm3-s.

Domeniul optic activ trebuie să fie fluxul :Ф R=Bnpppo (2)

Intensitatea de radiaţie Irad R=Bnpppo

Sau Irad=f()nppp (1a) probabilitatea

Electroluminiscenţa apare în jonc. ce sunt căpătate în semic. La doparea lor cu impurităţi şi în aceste joncţiuni au următoarele procese de bază:

.

DE după structură se reprezintă printr-un cristal cu 2 contacte omice.

Nde-(qVd/kT)=ni2/NA , (5) np=ni2/Na(1-e-(x/Ln)), (3) Vd= ln(NdNA/ni2) ,(6)

Nd Na pentru a forma această jonc. se respectă: np=nI2 ; np=ni2/NR

Ed kT 4kT

EA kT 4kT

repartizarea de-a lungul cristalului a purtătorilor.

jnp=-qDn =-q(Dn/NALn)e-(x/Ln) (4)

Deplasarea electronilor din p în n

unde Ln= τn

Distribuţia după energie np(E) e

distribuţia

Maxwell Boltzman

Vom precăuta cînd U 0 şi joncţiunea are o polarizare directă.

Numărul de electroni în n va fi mai mare decît în p cu e

jn=jnn- jnp x=0 =q(ni2Dn/NALn)*(e(qU/kT)-1) (7)

e-(x/Ln) x=0=1

curentul total I=jnS

jp=jpp-jpn=q(ni2Dp/NDLp) (eqU/kT-1) (7a)

j=jn+jp=js(eqU/kT-1) (8) formula lui Sotkli

js=j0=qnI=(Dn/LnNA+Dp/LpND) (9)

formula (8) a fost determinată în condiţiile că:

- în apropierea frontierei metalurgice nu se formează defecte a reţelei cristaline (ideală)

- în straturi a reţelei spaţiale nu sunt impurităţi ce formează nivele energetice adînci.

- Deplasarea purtătorilor de sarcini este numai într-o singură direcţie (direcţia cîmpului exterior).