半導體發(fā)光二極管的結構公差沒有激光器那么嚴格,而且無諧振腔。所以,所發(fā)出的光不是激光,而是熒光。LED是外加正向電壓工作的器件。在正向偏壓作用下,N區(qū)的電子將向正方向擴散,進入有源層,P區(qū)的空穴也將向負方向擴散,進入有源層。進入有源層的電子和空穴由于異質結勢壘的作用,而被封閉在有源層內,就形成了粒子數(shù)反轉分布。這些在有源層內粒子數(shù)反轉分布的電子,經躍遷與空穴復合時,將產生自發(fā)輻射光。
發(fā)光是物體內部以某種方式儲存的能量轉化為光輻射的過程。發(fā)光物體的光輻射是材料中受激發(fā)的電子躍遷到基態(tài)時產生的。半導體(主要是元素周期表中Ⅲ族和Ⅴ族元素構成的化合物半導體)發(fā)光二極管屬于電流激發(fā)的電致發(fā)光器件。
LED的結構依應用和材料摻雜情況而異。用于可見光指示和顯示方面的LED,要求結構佳化以獲得率;用于光通信方面的LED,需要有高輻射度以把大功率耦合入纖維,還希望有較大的調制能力。用作指示燈和顯示器的LED的基本結構見圖2。
光通信用 LED的發(fā)射波長在光纖呈現(xiàn)低損耗的窗口區(qū)。0.8~0.9微米的GaAlAs-GaAs發(fā)光管和1.3~1.6微米的InGaAsP-InP發(fā)光管,波長分別落在石英纖維的和第二個透明窗口。為了與纖維耦合,光可以從LED的一面或一邊提取。
①提高內量子效率,要求盡量減少晶體缺陷和有害雜質;②提高外量子效率,結構要便于光收集、提取和發(fā)射;③可以用攜載信息的輸出電流直接對光輸出進行高速率的調制;④結構要有利于散熱,減少因結溫上升引起光功率下降;⑤要有高的輻射度,因此應用直接帶隙半導體和能夠在高電流密度下驅動的結構。
用作指示燈的LED有兩種結構:徑向引線結構和軸向引線結構。前者尺寸小、價格低,適宜安裝在印刷電路板上;后者既可安裝在儀器面板上,又可直接安裝在印制線路板上。專為印制線路板設計的小的LED指示燈,可與晶體管和集成電路兼容,用來指示電路狀態(tài)和故障。LED可作為電視頻道調諧指示器,還可用于高保真度收音機和錄音機以及汽車、飛機和機電工業(yè)。大多數(shù)指示燈是單管芯,新發(fā)展的還有雙色燈和多色燈。
所屬分類:LED發(fā)光器件/特殊LED發(fā)光器件
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