Fizika félvezető fénykibocsátó diódák
Lab № 7
Célkitűzés: Tanulmányozni a sugárzásos rekombináció a p-n-csomópontok; LED emissziós spektrumát tanulmányozása gallium-arzenid; meghatározzuk a külső kibocsátási kvantumhatásfok; beszerzése áram-feszültség jellemzői a LED és a meghatározása a Planck-állandó.
Műszerek és kiegészítők. monokromátor MUM, voltmérő V7-22A LED (piros) a panel, tápegység (korona), a feszültségszabályozó, ampermérő mutatója típusát.
elméleti bevezetés
§1. sugárzásos rekombináció mechanizmusa a p-n-csomópontok
Ha egy félvezető gerjesztett egyensúlyi elektron-lyuk párok, azok egyes energia után rekombináció sugárzott a fénymennyiség. Ezt a folyamatot nevezik sugárzásos rekombináció. Az egyik kényelmes módon, hogy elektron-lyuk párok a félvezető, - egy egyenáramú áthaladó p-n-csomópont. Amikor az előre áram halad át a p-n-csomópont. elektronok (ábra. 1) az n-régió mozgó (injektált) a p-régió. Mivel a p-régiónak van egy nagy lyuk sűrűséggel, hogy esett elektronok rekombinálódnak lyukakkal. A folyamat a rekombinációs elektronok és a lyukak kísérheti kibocsátása fénykvantumokra
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium-arzenid létezhetnek) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-265b9103.png)
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium-arzenid lehet) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-33e2b70a.png)
![Fizika félvezető fénykibocsátó diódákat (félvezető) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-74bcce45.png)
Ábra. 2. Mechanizmusok emissziós
A sugárzási rekombináció - az egyetlen fizikai mechanizmusa fénykibocsátó dióda. Összefoglalva, a mechanizmus „sugárzásos rekombináció a következőképpen csoportosíthatók (lásd. Ábra. 2).
a). Interband rekombináció, amelyben az elektron áthalad a vezetési sáv a vegyértéksáv a lyuk közvetlenül a helyen, kibocsátó energia valamivel nagyobb bandgap.
b), c). A rekombinációs szabad hordozók által szennyező központok; elektron - akceptor vagy furat - a donor, amelyben a hordozót elfogott annak szennyező központ, majd rekombinált ingyenes hordozók az ellentétes előjelű.
g). Interimpurity vagy donor-akceptor rekombinációval, amelyben a hordozók rögzített saját szennyező központok, majd elektron átkerül a donortól az akceptor a folyamat aktus sugárzásos rekombináció; egy ilyen átmenet kell lennie részleges átfedés az elektron és a lyuk hullám funkciók.
Úgy véljük, a függőség a szabad energia az elektron vákuum, annak lendületét
![Fizika félvezető fénykibocsátó diódákat (félvezető) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-0e7a7a10.png)
ahol
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium-arzenid létezhetnek) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-11de0d64.png)
![Fizika félvezető fénykibocsátó diódákat (LED) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-de64e555.png)
Dependence ábrán látható. 3. ábra olyan diagram az energia szabad elektronok vákuumban, látható az impulzus térben (vagy térben hullám vektorok
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium-arzenid lehet) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-b6d1ff6f.png)
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium-arzenid lehet) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-d12dd238.png)
félvezető chip szabad elektron lehet tekinteni szabad csak feltételesen, mert egy elektron egy periodikus potenciális kristályrács területen. Leírni a komplex törvények a mozgás az elektron egy kristály segítségével kapcsolatokat, más formában, mint a klasszikus mechanika törvényei, lehetséges, hogy vegye figyelembe a befolyása a belső erők az elektronokat módosításával értékét a tömeg, azaz bevezetése koncepció a tényleges tömegű elektron (vagy furat). Így az effektív tömeg - az a tényező, az arányosság jog összekötő ható külső erő az elektron a kristály, és a gyorsulása. Ennek megfelelően, a lendület az elektron a rács
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium létezhetnek) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-89f3ce85.png)
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium-arzenid létezhetnek) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-d609e8f6.png)
A vezetési sáv a félvezető képezhető több, egymást átfedő között egy megengedett energia sávok. Ennek megfelelően, az energia sávban szerkezet és az energia sáv diagram a félvezető quasimomenta tér (vagy k - tér) lehet több minimumok (4. ábra). Például, az energia diagramja gallium-arzenid vezetési sáv, kivéve a központi völgyben minimális energia egy hullámszám vektor k = 0-völgy van egy másik oldala, minimális energia, amely különbözik az előzőtől. Ez az energia diagram, amely a gallium-arzenid vezetési sávban létezhet elektronok, amelynek ugyanaz az energia, de egymástól eltérő quasimomenta, és így a magas effektív tömeg:
Ha P1<Р2. то
![Fizika félvezető fénykibocsátó diódákat (LED) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-47b50e53.png)
![Fizika félvezető fénykibocsátó diódákat (LED) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-bbd0d3dd.png)
![Fizika félvezető fénykibocsátó diódákat (félvezető) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-cc701bac.png)
ahol
![Fizika félvezető fénykibocsátó diódákat (LED) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-02c3f7ed.png)
Így a félvezető (gallium-arzenid) létezhet szabad elektronok különböző mobilitású, „könnyű” elektív elektronok alacsony súly és nagy mobilitást a Central Valley, és a „nehéz” elektronok nagy hatékony tömegű és a mobilitás az alacsony oldali völgyek.
A mechanizmusok a sugárzásos rekombináció, amelyeket a leggyakrabban végre a fénykibocsátó diódák.
1). A sugárzási rekombináció miatt a közvetlen sugárzásos átmeneti zóna - a zóna (. Ábra a 4a) hajtjuk végre közvetlen-félvezető (GaAs, InAs, InSb, azok a szilárd oldatok GaAlAs et al.). Ezeket a félvezetőket abszolút minimum a vezetési sáv található ugyanazon az értéken quasimomentum
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium-arzenid létezhetnek) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-34002339.png)
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium létezhetnek) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-ccb631f8.png)
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (fénykibocsátó) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-9b4644e5.png)
![Fizika félvezető fénykibocsátó diódákat (LED) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-663b92be.png)
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium-arzenid lehet) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-aec690a5.png)
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium-arzenid létezhetnek) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-1181fcce.png)
![Fizika félvezető fénykibocsátó diódákat (félvezető) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-fe16d97b.png)
2). Ha a pozíció abszolút szélsőérték és C-
![Physics félvezető fénykibocsátó dióda (gallium létezhetnek) Fizika félvezető fénykibocsátó diódák](https://images-on-off.com/images/176/fizikapoluprovodnikovixsvetoizluchayushi-75a669ee.png)
Mivel a kibocsátott sugárzás diódák rekombináció (azaz fluoreszcens), nem meleg, a spektrális eloszlása (5. ábra) sokkal szűkebb spektrális eloszlása feketetest-sugárzás, ami közel van a spektrumát izzók. LED-ek fontos gyakorlati alkalmazása, mint a kijelző vizuális információs eszközök, mert faktor konvertáló elektromos energiát fénnyé energia bennük nagy. A kifejlesztett félvezető anyagok jelenleg a legjobb a hatékonyság szempontjából is GaAsP vegyület. A tiltott sáv ezen vegyületek növekszik 1,424 eV (tiszta GaAs), hogy 1,977 eV (GaAsP vegyület).