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微電子學(xué)概論ch8光電子器(參考版)

2025-05-02 13:26本頁面
  

【正文】 。 它的結(jié)構(gòu)特點是,在 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體之間夾著一層(相對)很厚的本征半導(dǎo)體。三層半導(dǎo)體置于 基片 (襯底 )上,前后兩個晶體面作為反射鏡構(gòu)成法布里 珀羅 (FP)諧振腔。 下一頁 上一頁 條件 3:閥值電流密度 ?由于半導(dǎo)體內(nèi)的光子吸收、反射鏡面上的部分穿透和反射,使得激光振蕩存在損耗 ?光增益對電流的增大而增大;當光強足夠小時,諧振腔增益為常數(shù);當光強增大到一定程度時,增益系數(shù)隨光強的增加而下降,出現(xiàn)增益飽和;當飽和增益等于損耗時,出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)振蕩 ?當增益系數(shù)高于某一最低限度,才足以克服損耗,產(chǎn)生振蕩,輸出激光,此時對應(yīng)的最小電流密度,稱為閥值電流密度 下一頁 上一頁 ?基本結(jié)構(gòu)是雙異質(zhì)結(jié) (DH)平面條形結(jié)構(gòu) ?由 三層 不同類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成,不同材料發(fā)射不同的光波長。 ? 光學(xué)諧振腔 —— 由兩個反射率分別為 R1和 R2的平行反射鏡構(gòu)成。 當外加正向電壓時 , 內(nèi)部電場被削弱 , 擴散運動加強 , 能帶傾斜減小 , 在 PN結(jié)形成一個增益區(qū) ( 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布區(qū) ) , 高濃度的電子和空穴進入激發(fā)態(tài) ,可產(chǎn)生自發(fā)輻射 。 N2> N1的分布與正常狀態(tài)相反 , 故稱為 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 。 ?輻射效率(內(nèi)量子效率) ?產(chǎn)生輻射的電流在總擴散電流中的比例 ?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
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