Laboratorium Elektroniki cz I 8

T

asm-*    ii nr

X =

(6.12)

113

	A"
ap	_W_
Bl	' A
a<i>	lm
aip	A‘
3E

112

bezpośredni przeskok elektronu z pasma przewodnictwa do pasma walencyjni powiązany z emisją fotonu o energii (długości fali X) zależnej od szerokości pasma zabronionego W_g (zależność (6.12)): h-c

wT

Ponieważ przeskoki rekombinacyjne odbywają się pomiędzy różnymi poziomami obydwu pasm, to dioda emituje promieniowanie złożone, o długościach fal tworzących pewien zakres widmowy. Im szersze pasmo zabronione materiału półprzewodnikowego, w tym szerszym paśmie częstotliwości może zachodzić zjawisko emisji promieniowania. Możliwa jest też elektroluminescencja przy rekombinacji pośredniej Wykorzystuje się tutaj poziomy domieszkowe. Ten proces elektroluminescencji jest mniej wydajny, gdyż część energii jest emitowana w postaci fononów, prowadząc do wzrostu temperatury materiału półprzewodnikowego. W takich materiałach jak krzem i german przeważa rekombinacja pośrednia poprzez poziomy pułapkowe prowadząca głównie do emisji niskoenergetycznych fononów, co jest powodem braku zastosowań ich przy produkcji diod LED.

Zjawisko elektroluminescencji posiada wystarczającą sprawność tylko wtedy, gdy koncentracja nadmiarowych nośników jest duża. Osiąga się to w procesie wstrzykiwania nośników z emitera do bazy złącza spolaryzowanego w kierunku przewodzenia. Obszary typu p⁺ i n⁺ złącza są bardzo silnie domieszkowane, praktycznie na progu stanu zdegenerowanego. Obszar typu n" jest zawsze silniej domieszkowany, gdyż zapewnia to wyższą sprawność procesu wstrzykiwania elektronów. Promieniowanie spontaniczne wytwarzane jest w cienkiej warstwie obszaru typu p*. w bezpośrednim sąsiedztwie złącza. Rozchodzi się ono we wszystkich kierunkach, ale o właściwościach diody decyduje tylko ta jego część, która opuszcza diodę. Sprawność tego procesu jest niewielka i dla zakresu widzialnego zawiera się w granicach 0,01-0,05%, a dla zakresu podczerwieni 1-5%. Wynika to z faktu, że część fotonów nigdy nie opuszcza kryształu, gdyż są one absorbowane przez defekty struktury krystalicznej albo na skutek zjawiska refrakcji odbijają się od wewnętrznej powierzchni kryształu. Materiały charakteryzujące się zjawiskiem pośredniej rekombinacji promienistej mają mniejsze współczynniki refrakcji, a w efekcie większą sprawność emisji. W związku z tym dla poprawienia efektywności świecenia oraz dla uzyskania

powered by

| Mi siol

określonej barwy emitowanego światła celowo domieszkuje się stosoWclF!£ M3(eriaty pólprz^eWodnikowe’ ^tekie iak GaAs’ ^GaP' ^GaAsP- ^GaN • SiN (patrz dodatek D3).

g 2 3. Parametry techniczne fotodetektorów

Ze względu na konieczność długotrwałej, niezawodnej pracy fotodetektorów _w różnych warunkach pracy, w katalogach producenci zamieszczają odpowiednie parametry techniczne. Można wśród nich wyróżnić parametry charakterystyczne i graniczne definiowane analogicznie jak dla rezystorów lub diod półprzewodnikowych. Z tego względu ograniczono się do omówienia tylko parametrów specjalnych, określających wyspecjalizowane właściwości fotodetektorów.

1.    Powierzchnia czynna fotodetektora A - powierzchnia przeznaczona do oświetlenia za pomocą strumienia promieniowania świetlnego.

2.    Prąd ciemny l₀ - prąd elektryczny płynący przez fotodetektor spolaryzowany odpowiednim napięciem przy całkowitym zaciemnieniu powierzchni czynnej.

3.    Prąd jasny - prąd elektryczny płynący przez fotodetektor spolaryzowany odpowiednim napięciem przy oświetleniu powierzchni czynnej.

4.    Prąd fotoelektryczny l_F - różnica pomiędzy prądem jasnym i prądem ciemnym, a więc prąd wygenerowany przez padający strumień świetlny.

5.    Rezystancja ciemna Ro - rezystancja nieoświetlonego fotorezystora.

6.    Rezystancja jasna R1000 - rezystancja fotorezystora oświetlonego za pomocą strumienia świetlnego o natężeniu E = 1000 lx.

7.    Czułość prądowa Si - jest to parametr charakteryzujący zmiany prądu fotoelek-trycznego 3I_F wywołane zmianą wejściowej wielkości wływającej na fotodetektor. W związku z tym wyróżniamy trzy rodzaje czułości prądowej:

•    Czułość na zmiany mocy strumienia świetlnego

•    Czułość na zmiany strumienia świetlnego

•    Czułość na zmiany natężenia oświetlenia

® Czułość napięciowa S_u - jest to parametr charakteryzujący zmiany napięcia foto-woltaicznego 3U_F wywołane zmianą wejściowej wielkości wpływającej na fotodetektor, a więc i tu wyróżniamy trzy rodzaje czułości: