АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Излучательная и спектральная характеристики

Читайте также:
  1. I. Схема характеристики.
  2. А выходные характеристики системы являются зависимыми (эндогенными) переменными и в векторной форме имеют вид
  3. Акустические колебания, их классификация, характеристики, вредное влияние на организм человека, нормирование.
  4. Амплитудно частотные характеристики различных приборов, измеряющих частоту электрических сигналов.
  5. Амплітудна і фазова частотні характеристики
  6. Антикризисные характеристики управления персоналом
  7. Антропометричні характеристики людини
  8. Антропометричні характеристики людини.
  9. БАЗОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЩЕСТВА
  10. Бюджетна система України: основні характеристики
  11. Вибрация и ее характеристики
  12. Виды адаптации и их основные характеристики

 

Излучающие диоды используются в качестве излучателей в различных системах индика­ции, отображения информации и многих других устройствах, при этом диод выпол­няет роль отдельного самостоятельного элемента устройства, т.е. выступает как дискретный оптоэлектронный пpибор или может входить в состав другого оптоэлектронногo прибора, например оптопары. В последнем случае излучающая структура должна обеспечить одновре­менно высокую мощность излучения, возможно более узкую диаграмму направленности и высокое быстродействие. Только при таком сочетании параметров излучатель хорошо согла­суется с фотоприемником оптопары, и характеристики оптoпары oптимальны. Для излучаю­щих диодов, не входящих в состав оптопaры, требования к направленности излучения обычно существенно ниже. Кроме того, светоизлучающие диоды могут иметь относительно низкое быстродействие, т.е. низкую скорость преобразования электрической энергии в световую.

В зависимости от способа приема излучения излучающеro диода - визуального или не­визуальноro - оптические свойства излучения диода описываются световыми или энерге­тическими параметрами. При визуальной передаче информации (в знаковых индикаторах, при подсветке надписей и пусковых кнопок, для индикации состояния электронного уст­ройства и т.п.) приемником излучения служит человеческий глаз. Невизуальная передача информации характеризуется тем, что обнаружение потока излучения от диода, работающе­го обычно в инфракрасном диапазоне, исключает человеческое зрение и осуществляется физическим фотоприемником. К невизуальной области применения относятся, например, устройства считывания с перфокаpт и перфолент вычислительных машин, всевозможные оптические устройства связи и сигнализации и т.п.

Эффективность излучающего диода характеризуют зависимостями параметров оптиче­cкoгo излучения от npямогo тока через диод (излучающие характеристики) и от длины вол­ны излучения (спектральные характеристики).

Для ИК-диодов излучательная характеристика представляет собой зависимость потока излучения Фе от прямого тока Iпр (рис. 3.10).

1,5
1,0
0,5
 
Фе, мВт
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 3.10. Излучательная характеристика СИД: кривой 1 соответствует верхняя шкала, кривой 2 - нижняя

Для СИД излучательная характеристика задается обычно зависимостью силы света Iν от прямого тока Iпр. В качестве параметра электрического режима выбран прямой ток через диод, а не падение напряжения на диоде. Это связано с тем, что р-n-переход излучающего диода включен в прямом направлении и электрическое сопротивление диода мало. Поэтому можно считать, что прямой ток через излучающий диод задается внешней цепью, изменяет­ся в широком диапазоне и легко измеряется.

При малых токах Iпр велика доля безызлучательной рекомбинационной составляющей тока и коэффициент инжекции мал.

С ростом прямого тока поток излучения сначала быстро увеличивается до тех пор, пока в токе диода не становится преобладающей диффузионная составляющая тока.

Дальнейшее увеличение Iпр пpиводит к пocтепенному насыщению центров люминесцен­ции и снижению излучательной способности диода. Кроме того, с ростом тока увеличивается вероятность ударной рекомбинации, что также уменьшает излучательную способность. Совместное действие рассмотренных механизмов влияния прямого тока на силу излучения приводит к тому. что излучательная характеристика имеет максимум при некотором токе. Максимальная сила излучения зависит от площади и геометрии излучающего р-n-перехода и размеров электрических контактов.

Зависимость пaраметров излучения от длины волны оптическогo излучения (или от энергии излучаемых фотонов) называется спектральной характеристикой излучающего диода. Длина волны излучения определяется разностью двух энергетических уровней, меж­ду которыми пpoисходит переход электронов при люминесценции. В связи с разной шири­ной запрещенной зоны у различных материалов длина волны излучения различна в разных типах излучающих диодов. Примеры спектральных характеристик пpиведены на рис. 3.11.

Так как переход электронов при рекомбинации носителей зарядов обычно происходит не между двумя энергетическими уровнями, а между двумя группами энергетических уров­ней, то спектр излучения оказывается размытым. Спектральный диапазон излучающего диода характеризуют шириной спектра излучения ∆λ0,5, измеряемой на высоте 0,5 максиму­ма характеристики. Излучение большинства излучающих диодов близко к квазимонохрома­тическому () и имеет относительно высокую направленность распределения мощности в пространстве. Независимо от того, насколько эффективен излучающий диод, выходное излучение да­же большой мощности не будет зарегиcтpировано, если длина волны излучения не соотве­тствует спектру излучения, на который реагирует фотоприемник. В огромном большинстве случаев пpименения излучающий диод должен быть спектрально согласован либо с челове­ческим глазом, либо с кремниевым фотоприемником. Диапaзон спектральной чувствитель­ности фотопpиемника составляет примерно (0,3... 1,1) мкм. Человеческий глаз обладает су­щественно более узким диапазоном чувствительности с практически полезной областью (0,4... 0,7) мкм. Для эффективной работы пары излучатель-фотоприемник необходимо тща­тельное согласование спектральных характеристик этих приборов.

 
 
 
 
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
 
 
 
λ, нм
 
 
 
 
 

Рисунок 3.11. Спектральные характеристики глаза (1), светодиодов на основе материалов:

GaAsPN (2), GaAsP (3), инфракрасного излучающего диода на основе GaAs (4) и кремниевого фотодиода (5)

 

Например, при согласовании с человеческим глазом светоизлучающего диода на основе GaAsP согласование обеспечивается выбором такой длины волны, на которой произведение относительной световой эффективности глаза ν(λ) и квантового выхода СИД η является максимальным

ν(λ)·η(λ)=max. (3.48)

Этот максимум достигается при λ=655 нм (рис. 3.12) при красном цвете излучения.

η·ν(λ)
η
ν(λ)
λ, нм
0,001
0,01
0,1
1,0
η, ν(λ)
 
 
Рисунок 3.12. Согласование спектральной характеристики светодиода и относительной световой эффективности

В СИД, имеющих более короткие длины волн излучения (например, с = 565 им - зеленый цвет и = 585 им - желтый цвет), значение η как правило существенно ниже, чем у излучающего дио­да красного цвета. Однако относительная чувстви­тельность глаза при такой длине волны значительно больше. В результате удается получить набор излу­чaтeлей от красного до зеленого цвета свечения, ко­торые имеют одно и то же значение произведения ν(λ)·η(λ) (с точностью до порядка величины).

На рис. 3.12 представлены также для сравнения спектральные характеристики чувстви­тельности человеческого глаза и фотодиода (штриховая линия) в относительных единицах. Следует подчеркнуть особенности специального согласования излучающего диода с фото­диодом. С одной стороны, такое согласование облегчается, так как спектральный диапазон фотодиода значительно шире, чем спектр ν(λ). С другой стороны, спектральное согласование не всегда является решающим фактором эффективной работы пары излучатель-фотодиод.

 

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)