南京理工大學光源ppt課件(已修改)
2025-01-26 10:21 本頁面
【正文】 第四章、發(fā)光與耦合器件 發(fā)光： 通常把物體向外發(fā)射出可見光的現(xiàn)象稱為發(fā)光。但對光電技術(shù)領(lǐng)域來說，光輻射還包括紅外、紫外等不可見的頻段。 熱發(fā)光： 物體在發(fā)光過程中產(chǎn)生大量的熱量，溫度明顯的升高。 冷發(fā)光： 指物體在發(fā)光過程中不產(chǎn)生大量的熱量，溫度沒有明顯的升高，一般保持在常溫。 ?按激發(fā)方式的不同，發(fā)光可分為 光致發(fā)光，化學發(fā)光、摩擦發(fā)光、陰極射線致發(fā)光、電致發(fā)光 等等。 第一節(jié)、發(fā)光二極管 它是一種 電致發(fā)光器件 ，它是一個 PN結(jié)，當 PN結(jié)加上正向電壓時，結(jié)區(qū)勢壘降低， P區(qū)的空穴往 N區(qū)擴散， N區(qū)電子往 P區(qū)擴散，電子與空穴在 PN結(jié)區(qū)相遇復合釋放能量而發(fā)光。 發(fā)光二極管 （ LED） 按發(fā)光波長來分： 紅外發(fā)光二極管； 可見光發(fā)光二極管 PN結(jié)加以正向電壓時，在PN結(jié)附近稍偏于 P區(qū)一邊的地方，處于高能態(tài)的電子與空穴相遇時，便產(chǎn)生發(fā)光復合。輻射光的波長決定于材料的禁帶寬度 Eg， 即 eVmE g?? ?? 241 . 由于不同材料的禁帶寬度不同，所以由不同材料制成的發(fā)光二極管可發(fā)出不同波長的光。 (1)屬于低電壓 、 小電流器件，在室溫下即可得到足夠的亮度； (2)發(fā)光響應(yīng)速度快 (107~109s)； (3)性能穩(wěn)定，壽命長 (一般 105小時以上 )； (4)易于和集成電路匹配，且驅(qū)動簡單； (5)與普通光源相比，單色性好； (6)小型、耐沖擊。 缺點 :功率較小 、 光色有限，較難獲得短波發(fā)光 (如紫外、藍色 )，且發(fā)光效率低。 二、 LED的性能參數(shù) ⑴ 用于顯示 的 LED，使用 流明效率 。 流明效率 ηL： 用人眼衡量的效率，它表示消耗單位功率 Pi所得到的光通量 F。 ? ?WlmPFiL ??⑵ 用于非顯示 時，使用 功率效率 與 光學效率 。 功率效率 ηp:將輸入的電功率 Pi轉(zhuǎn)換成輻射的功率 Pe的效率。 光學效率 ηo:外量子效率 ηqe與內(nèi)量子效率 ηqi之比。 %1 00??iep PP?qiqeo ??? ? 內(nèi)量子效率 ηqi:輻射復合所產(chǎn)生的光子數(shù) NT1與激發(fā)時注入的電子孔穴對數(shù) G之比。 外量子效率 ηqe： 射出的光子數(shù) NT與注入的電子孔穴對數(shù) G之比。 GN Tqi1??GN Tqe ?? 量子效率 是指注入載流子復合而產(chǎn)生的光量子效率。 指發(fā)光的相對強度（或能量）隨波長（或頻率）變化的分布曲線 。 通過發(fā)光二極管的電流與加到二極管兩端電壓之間的關(guān)系，稱為發(fā)光二極管的伏安特性。 UT為開啟電壓。 U＞ UT時，二極管導通發(fā)光。 U＜ UT時，二極管截止不發(fā)光。 UT的大小與材料、工藝等因素有關(guān)。 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓一般在 － 5V以上。 發(fā)光二極管的發(fā)光亮度，基本上是正比于電流密度。這種性質(zhì)， 對于采用脈沖驅(qū)動的方式是很有利的， 它可以在平均電流與直流電流相等的情況下，獲得很高的亮度。 溫度對 PN結(jié)的復合發(fā)光是有影響的，在偏置電壓不變的情況下，結(jié)溫升高到一定程度后，電流將變小，發(fā)光亮度減弱，電流與溫度的關(guān)系大致如上圖所示。 ☆發(fā)光二極管的壽命都很長，在電流密度 j＝ 1A/cm2的情況下，一般可達 106h，最長可達 109h 。 ☆電流密度對二極管的壽命是有影響的， 電流密度大時，發(fā)光亮度高，壽命就會很快縮短。 ☆指發(fā)光二極
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