Optoelectrica - Diode Luminiscente

DIODE LUMINESCENTE PE BAZA JONCTIUNII p–n

Dioda luminescenta este cea mai utilizata sursa de radiatie în optoelectronica moderna.

Dioda luminescenta – este o jonctiune p–n polarizata direct, încare electronii si golurile recombineaza iradiant (cu emiterea fotonilor) în regiunea de sarcina spatiala si la o distanta de la regiunea de sarcina spatiala egala cu lungimea de difuzie a purtatorilor de sarcina ( , ).

Polarizarea directa micsoreaza bariera de potential si înlesneste injectia purtatorilor de sarcina dintr-un domeniu în altul.

Expresia matematica a caracteristicii volt-amperice (CVA) este:

.

Fluxul de lumina iradiat, adica numarul fotonilor iradiati în 1s este:

.

Aici eficienta cuantica interna este:

,

unde - coeficientul injectiei (partea electronilor ce nimeresc în regiunea „p”); - partea tranzitiilor iradiante.

Dependenta grafica a este:

La valori mici ale curentului de injectie, prevaleaza recombinatia în stratul de sarcina spatiala, unde probabilitatea tranzitiilor iradiante este mai mica. Pentru densitati mari ale curentului scade din cauza încalzirii diodei luminescente.

Eficienta cuantica externa tot timpul este mai mica ca eficienta cuantica interna, din cauza pierderilor luminii la iesirea ei din dioda. Cauzele sunt:

- Reflexia interna totala;

- Reabsorbtia fotonilor generati.

Din structura vor iesi fotonii ce se propaga într-un unghi spatial mai mic decât unghiul reflexiei interne totale ( ).

Pierderile provocate de reflexia interna se determina de coeficientul de reflexie:

,

unde - indicele de refractie al aerului; - indicele de refractie al semiconductorului.

Iar este unghiul conului spatial.

Pentru GaAs , iar pentru GaP . Suprafata de iesire a este la patrat cu dimensiunea , unde - grosimea ghidului de unda.

Pentru a îmbunatati conditiile de iesire ale luminii din semiconductor se formeaza suprafete sferice, cu o anumita curbura