LED-ek, fotodiódák, lézerdiódák

LED vagy fénykibocsátó dióda (LED LED Engl LED fénykibocsátó dióda ...) - félvezető eszköz egy pn átmenetet vagy egy fém-félvezető kontaktus, létrehozása optikai sugárzás által átmenjen rajta az elektromos áram. A kibocsátott fény a szűk tartományban a spektrum, annak spektrális jellemzői függnek, beleértve a kémiai összetétele a használt félvezető benne.

Ha a p-n csomóponton átáramló elektromos áram előrefelé halad, akkor a töltéshordozók-elektronok és lyukak rekombinálódnak a fotonkibocsátással (az elektronok energiatranszmisszióból való átmenetének következtében).

Nem minden félvezető anyag hatásos fényt bocsát ki a rekombináció során. Legjobb sugárzók közvetlen-rés félvezetők (azaz, oly módon, hogy lehetővé teszik a közvetlen optikai sávban-sávos átmenetek), Type A III B V (például, GaAs vagy InP) és A II B VI (például ZnSe vagy CdTe). Összetételének a változtatásával a félvezető LED hozható létre mindenféle hullámhosszon az ultraibolya (GAN) a közép-infravörös (PBS).

A közvetett rés félvezetőkből készült diódák (például szilícium, germánium vagy szilícium-karbid) a fény gyakorlatilag nem bocsátanak ki. A szilíciumtechnológia fejlesztésével kapcsolatban azonban aktívan dolgoznak a szilícium alapú LED-ek létrehozása érdekében. Nemrégiben nagy remények kapcsolódnak a kvantum pontok és a fotonikus kristályok technológiájához.

A LED-eknek az előremenetben alkalmazott Volt-amper jellege nemlineáris. A dióda egy bizonyos küszöbfeszültségről áramot húz. Ez a feszültség lehetővé teszi a félvezető anyag pontos meghatározását.

A fotodiód az optikai sugárzás vevője [1]. amely a fényérzékenységet a fényérzékeny régióján elektromos töltéssé alakítja át a p-n csomópont folyamatai miatt.

Az a fénydióda, amelynek működése a fotovoltaikus hatáson alapul (az elektronok és lyukak elkülönítése a p és n tartományokban, amelyek miatt a töltés és az EMF kialakulása), napelemnek nevezzük. A p-n fotodiódákon kívül p-i-n fotodiódák is vannak, amelyekben a p- és n- rétegek között a lefejtett félvezető réteg rétegezik. A p-n és a p-i-n fotodiódák csak a fényt elektromos áramká alakítják, de nem erősítik meg, szemben a valódi fotodiódákkal és fototranzisztorokkal.

A sugárzási kvantum hatására a bázisban szabad vivőhordozók jönnek létre, amelyek a p-n csomópont határához érnek. A bázis (n-régió) szélessége olyan, hogy a lyukaknak nincs ideje rekombinálásra, mielőtt belépnek a p-régióba. A fotodióda áramát a kisebbségi hordozók árama határozza meg - a sodródási áramot. A fotodióda sebességét a hordozók szétválasztásának sebessége határozza meg a p-n kapcsolási mező és a pn Cp-n csomópont kapacitása

A fotodióda szerkezeti diagramja. 1 - félvezető kristály; 2 - kapcsolatok; 3 - következtetések; # 934; - az elektromágneses sugárzás áramlása; E - közvetlen áramforrás; Az RH a terhelés.

A fotodióda két üzemmódban működhet:

• fotovoltaikus - külső feszültség nélkül
• fotodióda - külső fordított feszültséggel

• a gyártási technológia és szerkezet egyszerűsége
• a nagy fényérzékenység és a sebesség kombinációja
• az alap alacsony ellenállása
• alacsony tehetetlenség

• p-i-n fotodióda

• Schottky fotodióda (fotodióda Schottky barrierrel) Fém-félvezető szerkezet. Amikor egy struktúra keletkezik, az elektronok egy része a fémtől a p-típusú félvezetőig vezet.

• Lavina fotodiód A szerkezetben felhasznált lavina lebontás. Ez akkor fordul elő, amikor a fotocarrierek energiája meghaladja az elektron-lyuk párok kialakulásának energiáját. Nagyon érzékeny.

A lézerdióda egy diódán alapuló félvezető lézer. Munkája a populáció inverziójának megjelenésén alapul a p-n csomópont területén, amikor a töltés hordozóit injekciózzák

A lézerdiódák fontos elektronikai alkatrészek. Széles körben széles körben használják ellenőrzött fényforrásokként a száloptikai kommunikációs vonalakban. Különféle mérőberendezésekben, például lézeres távolságmérőkben is használják őket. Egy másik közös alkalmazás az olvasó vonalkódok olvasása. Lézerek látható sugárzással, általában pirosak és néha zöldek, lézeres mutatóban, számítógépes egerekben. Infravörös és piros lézerek - CD és DVD lejátszók. Violet lézerek - HD DVD és Blu-Ray készülékekben. Kék lézerek - új generációs projektorok kék fény és zöld forrásaiként (kék fény hatására egy speciális kompozíció fluoreszcenciájából származnak). Megvizsgálják a félvezető lézerek gyors és olcsó spektroszkópiás eszközök használatának lehetőségeit.

A megbízható félvezető lézerek, a CD-lejátszók és a vonalkód olvasók fejlesztéséig a fejlesztőknek kis hélium-neon lézereket kellett használniuk.

Volt-amper jellegzetes alagútdióda. Az U1-től U2-ig terjedő feszültségtartományban a differenciálellenállás negatív. A rendszeres diódák monoton módon növelik a továbbított áramot, amikor az előremenő feszültség nő. Egy alagútdiódában az elektronok kvantummechanikai alagútja az áram-feszültség karakterisztikájához illeszkedik, és a p és n tartományok nagy doppingolásának köszönhetően a leállási feszültség majdnem nullara csökken. Az alagút hatása lehetővé teszi az elektronok számára, hogy az átmeneti zónában az 50 ... 150 szélességű energiahatárt leküzdhessék Å ilyen feszültségek esetén, amikor az n-régióban lévő vezetési sáv egyenlő energiaszinten van a p-régió valenciasávjával. [1] Az előremenő feszültség további növekedésével az n-régió Fermi szintje nő a p-régióhoz viszonyítva, a p-régió tiltott sávjára esik, és mivel az alagút nem változtathatja meg az elektron teljes energiáját [2]. Az n-régió és a p-régió közötti elektron-átmenet valószínűsége élesen csökken. Ez létrehoz egy szakaszt az áram-feszültség karakterisztikájának egyenes szakaszában, ahol az előremenő feszültség növekedését az aktuális erő csökkenése kíséri. A negatív differenciálellenállás ezen területe a gyenge mikrohullámú jelek erősítésére szolgál. Ge, GaAs és GaSb alagútdiódák voltak a legszélesebb körben használták a gyakorlatban. Ezeket a diódákat széles körben használják generátorokként és nagyfrekvenciás kapcsolóként, sok frekvencián működnek, mint a tetrodusok munkafrekvenciái, akár 30 100 GHz-ig.