!!!DEL są źródłami światła niespójnego.

Transkrypt

1 Dioda elektroluminescencyjna DEL Element czynny DEL to złącze p-n. Gdy zostanie ono spolaryzowane w kierunku przewodzenia, to w obszarze typu p, w warstwie o grubości rzędu 1µm, wytwarza się stan inwersji obsadzeń poziomów energetycznych. Więcej elektronów znajduje się wówczas w paśmie przewodnictwa (o większej energii) niż na górnych poziomach pasma walencyjnego (o mniejszej energii). Elektrony mogą rekombinować z dziurami. Gdy rekombinacji tej towarzyszy emisja promieniowania elektromagnetycznego, mówimy o rekombinacji promienistej. Gdy energia rekombinacji nośników ładunku przekazywana jest sieci krystalicznej półprzewodnika, mówimy o rekombinacji niepromienistej/bezpromienistej. Preferowane są oczywiście materiały o przewadze rekombinacji promienistej. Jeśli użyty do produkcji DEL materiał posiada dostatecznie dużą przerwę energetyczną (większą niż 1,7 ev) to emitowane promieniowanie jest promieniowaniem widzialnym. Materiałami używanymi obecnie do produkcji DEL są półprzewodnikowe związki galu z arsenem lub z fosforem.!!! dioda GaP emituje światło o barwie zależnej od natężenia prądu (czerw->pom->żółt->ziel)!!!del są źródłami światła niespójnego. Dioda laserowa Półprzewodnik z wytworzonym w nim złączem p-n zdolnym emitować promieniowanie elektromagnetyczne można ukształtować tak, by powstał rezonator optyczny, tzn. układ, w którym promieniowanie tworzy fale stojące. Gdy tak ukształtowany półprzewodnik pobudzimy znacznie silniejszym prądem niż DEL, to może powstać w nim proces laserowy generacja promieniowania spójnego w wyniku wymuszonych przejść elektronowych. Promieniowanie wytwarzane w rezonatorze: może zostać rozproszone w półprzewodniku nie dając wkładu do tworzącej się w nim fali stojącej może zostać zaabsorbowane może być niedokładnie odbite na zwierciadłach rezonatora może się wydostać z półprzewodnika jako promieniowanie niespójne może... Powstające straty promieniowania stwarzają konieczność wstrzykiwania przez złącze tak dużej liczby elektronów, by zagwarantowana została przewaga aktów wytwarzania promieniowania nad aktami jego rozpraszania. Zatem dopiero po przekroczeniu pewnej progowej wartości natężenia prądu płynącego przez złącze p-n diody laserowej emituje ona promieniowanie spójne i monochromatyczne. Przy wartościach natężenia prądu mniejszych od wartości progowej laser jest zwykłą DEL. Emituje wówczas promieniowanie niespójne o dość szerokiej linii widmowej i znacznie mniejszym natężeniu. Typowe prądy progowe najlepszych laserów pracujących w temp. pokojowej są rzędu kilkudziesięciu ma, co odpowiada progowej gęstości prądu rzędu kilkuset A/cm 2. Zbyt duże prądy progowe uniemożliwiają pracę ciągłą (efekty cieplne).

2 Laser homozłączowy Akcja laserowa występuje w cienkim obszarze (obszar aktywny) przylegającym do złącza p-n wytworzonego w jednego rodzaju materiale płprzewodnikowym, a wiązka laserowa jest skierowana prostopadle do pary doskonale gładkich równoległych płaszczyzn półprzewodnika odgrywających rolę zwierciadeł Fabry ego- Pérota. Lasery homozłączowe mają bardzo duże gęstości progowe prądu: rzędu A/cm 2 wskutek tego w temperaturze pokojowej mogą pracować tylko impulsowo Lasery homozłączowe wykonywane są najczęściej z GaAs. Laser heterozłączowy Złącza powstałe na styku dwóch warstw o różnym składzie chemicznym to tzw. heterozłącza. W strukturze warstwowej z heterozłączami dochodzi do ograniczenia rozkładu przestrzennego zarówno elektronów wstrzykniętych do obszaru p przez złącze jak i promieniowania elektromagnetycznego wytworzonego w wyniku wymuszonych przejść emisyjnych tych elektronów. Te dwa ograniczenia przestrzenne, równoznaczne ze zmniejszeniem strat optycznych w laserze, prowadzą do uzyskania wartości progowej gęstości prądu rzędu kilkuset A/cm 2, co umożliwia ciągłą pracę lasera heterozłączowego w temperaturze pokojowej.

3

4

5 Właściwości złącz elektroluminescencyjnych duża sprawność przemiany energii elektrycznej w energię promienistą w najlepszych laserach złączowych sięga ona 40%, w DEL świecących zielono skuteczność świetlna może osiągać granicę teoretycznie możliwą 680 lm/w, żarówka energooszczędna 50 lm/w, zwykła żarówka 10 lm/w duża żywotność czas pracy użytecznej (tzn. okres, po upływie którego natężenie świecenia maleje do połowy swej wartości początkowej) w najlepszych obecnie egzemplarzach laserów złączowych jest rzędu godzin nieprzerwanej pracy, w DEL zaś aż do ok. 20 lat (DEL są ponadto odporne na wstrząsy i warunki atmosferyczne) mały pobór mocy ze źródła zasilania kilkanaście do kilkudziesięciu mw duża sprawność i łatwość modulacji emitowanego promieniowania z częstościami sięgającymi 10 9 Hz modulacja jest realizowana bezpośrednio przez zmianę prądu płynącego przez diodę małe wymiary półprzewodnik z wytworzonym w nim złączem ma zwykle kształt prostopadłościanu o wymiarach 0.2mm 0.5mm 0.5mm