微電子學(xué)概論ch8光電子器(編輯修改稿)
2025-05-26 13:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 GaAs晶體制備技術(shù)的顯著發(fā)展 ? 1962年制成 GaAs發(fā)光二極管和 GaAs半導(dǎo)體激光器 ? 異質(zhì)結(jié)的發(fā)展對結(jié)型發(fā)光器件性能的提高也起了很大的推進(jìn)作用 半導(dǎo)體發(fā)光二級管 下一頁 上一頁 半導(dǎo)體發(fā)光二級管 ?工作原理 ：（ 電致發(fā)光器件） ?在 正向偏置的 PN結(jié)中，依靠非平衡少數(shù) 載流子注入作用 ，使電子和空穴分別注入 p區(qū)和 n區(qū)，非平衡少子與多子復(fù)合時，以輻射光子的形式將多余能量轉(zhuǎn)變成光能。 ?非平衡載流子： 處于激發(fā)狀態(tài)的少數(shù)載流子。 ?發(fā)光過程： ?正向偏置下的載流子注入 ?復(fù)合輻射 ?光能傳輸 下一頁 上一頁 正向偏置下的載流子注入及復(fù)合輻射 （以同質(zhì) PN結(jié)為例） 正向偏置時的 pn結(jié)能帶圖 下一頁 上一頁 ?擴(kuò)散電流 ?導(dǎo)致發(fā)光二極管輻射復(fù)合的主要電流。 ?輻射效率（內(nèi)量子效率） ?產(chǎn)生輻射的電流在總擴(kuò)散電流中的比例 ?與 pn結(jié)內(nèi)部的摻雜濃度有關(guān) 下一頁 上一頁 ?外量子效率 ?與內(nèi)量子效率相比，其值非常小 ?外電子效率對二極管的放光效率非常關(guān)鍵 發(fā)光二極管中 PN結(jié)上的光子發(fā)射 發(fā)光二極管中 pn結(jié)上的光子發(fā)射示意圖 下一頁 上一頁 半導(dǎo)體發(fā)光二級管的材料 ?具備的條件： ?具有合適的禁帶寬度 Eg ?可獲得電導(dǎo)率高的 n型和 p型晶體 ?晶體的完美性好 ?發(fā)光的輻射復(fù)合幾率大 下一頁 上一頁 OUTLINE 固體中的光吸收和光發(fā)射 半導(dǎo)體發(fā)光二極管 半導(dǎo)體激光器 光電探測器 半導(dǎo)體太陽能電池 下一頁 上一頁 ?半導(dǎo)體發(fā)射激光，即要實現(xiàn)受激發(fā)射，必須滿足下面三個條件： ? 通過施加偏壓等方法將電子從能量較低的價帶激發(fā)到能量較高的導(dǎo)帶，建立 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 ，以產(chǎn)生受激輻射 ? 形成 光諧振腔 ，使受激輻射光子增生，產(chǎn)生受激振蕩，導(dǎo)致產(chǎn)生的激光沿諧振腔方向發(fā)射 ? 滿足一定的閾值條件，使 電子增益大于電子損耗 ，以產(chǎn)生自激振蕩 下一頁 上一頁 條件 1：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 ? 設(shè)在單位物質(zhì)中低能級電子數(shù)和高能級電子數(shù)分別為 N1和 N2 ? 物質(zhì)在正常狀態(tài)下 N1＞ N2， 受激吸收與受激輻射的速率分別比例于 N1和 N2且比例系數(shù)相等 ， 此時光通過該物質(zhì)時 ， 光強(qiáng)會衰減 ，物質(zhì)為 吸收物質(zhì) 。
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