1 Электролюминисценция. Виды электролюминисценции

Электролюминесценцией называется испускание света твердым телом под действием приложенного электрического напряжения. В процессе электролюминесценции происходит непосредственное преобразование энергии электрического поля в излучение. Этот вид излучения обусловлен рекомбинацией носителей заряда.

Электролюминесценция бывает в основном двух видов: предпробойная и инжекционная.

Предпробойная электролюминесценция возникает при больших напряженностях электрического поля, близких к пробойным. Однако в отличие от явления электрического пробоя для возникновения электролюминесценции достаточно, чтобы поле большой напряженности могло существовать в небольшом объеме люминесцирующего кристалла, например, возле р-n-перехода или у электрода. Остальной объем кристалла в этом случае не дает возможности развиться пробою, разрушающему электролюминесцирующий материал.

Инжекционная электролюминесценция в отличие от предпробойной требует приложения к образцу небольших разностей потенциалов порядка нескольких вольт. Инжекционная электролюминесценция, т.е. генерация оптического излучения в р-n-переходе, объединяет два процесса: инжекцию носителей и собственно электролюминесценцию.

2 Принцип работы светодиодов

Принцип работы светодиодов заключается в следующем (рис.3.1). При прямом напряжении в полупроводниковом диоде происходит инжекция носителей заряда из эмиттерной области в область базы. Например, если концентрация электронов в n-области много больше (эмиттерная область), чем концентрация дырок в p-области (базовая область), т.е. n_n>p_p, то происходит инжекция электронов из n-области в p-область. Инжектированные электроны рекомбинируют с основными носителями базовой области, в данном случае с дырками p-области. Рекомбинирующие электроны переходят с более высоких энергетических уровней зоны проводимости, близких к ее нижней границе, на более низкие уровни, расположенные вблизи верхней границы валентной зоны. При этом выделяется фотон, энергия которого почти равна ширине запрещенной зоны W, т.е.

3 Фотометрические и электрические параметры светоизлучающих диодов

Основные параметры светодиодов следующие:

1. Сила света, измеряемая в канделах (единица силы света, испускаемая стандартным специальным источником) и указываемая для определенного значения прямого тока. У светодиодов сила света обычно составляет до единиц Кд.

2. Яркость, равная отношению силы света к площади светящейся поверхности (десятки – сотни кандел на см²).

3. Постоянное прямое напряжение (2-3 В).

4. Цвет свечения и длина волны, соответствующие максимальному световому потоку.

5. Максимальный допустимый постоянный прямой ток (десятки мА).

6. Максимальное допустимое постоянное обратное напряжение (единицы В).

7. Диапазон температур окружающей среды, при которых светодиод может нормально работать (например, от –60 до +70⁰С).

4 Характеристики светодиодов ( перечислить и пояснить)

Для светодиодов обычно рассматриваются следующие характеристики. Яркостная характеристика дает зависимость яркости от прямого тока, а световая характеристика – зависимость силы света от прямого тока. Спектральная характеристика показывает зависимость излучения от длины волны. Вольтамперная характеристика светодиода такая же, как и у обычного выпрямительного диода. Важной характеристикой является диаграмма направленности излучения, которая определяется конструкцией диода, в частности наличием линзы, и другими факторами. Излучение может быть направленным или рассеянным (диффузным).

Некоторые параметры светодиодов зависят от температуры. Так, например, яркость и сила света с повышением температуры уменьшаются. Быстродействие у светодиодов высокое. Свечение возрастает до максимума в течение примерно 10^-8с после подачи на диод импульса прямого тока.