Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
30
фх,отн.ед
Спектральные характеристики люминесцентных светодиодов. Светодиоды излучают в спектральном интервале до нескольких, десятков нанометров.'Длина волны излучения определяется энергетической шириной вон полупроводника, чаще всего шириной запрещенной зоны ЛЕа : % = (hc)/AE3. Известные в настоящее время полупроводниковые материалы позволяют создавать источники света в видимой и ИК-областях спектра. На рис. 1.21 показаны спектры излучения светодиодов.
' Спектральные характеристики светодиодов зависят от рабочего диапазона температур. ’
Спектр светодиода на основе GaAs, легированного Zn и Fe,
при комнатной температуре (кривая 5) имеет длину волны в максимуме Яшах — 0.91 мкм и ширину на уровне 0,5 максимального значения ДЯ
Рис.
1.5Н. Спектры излучения световодов:
; _ относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения; Is — GaP; 3 — osS1С модификации 6Н, леги-ров&шшй В и N; 4 — GaP, легированный 2п, Fe и 02; 5 — GaAs, легированный Zn и Fe; 6 ¦— GaAs, легированный Si и Fe
w0>5
0,03 мкм.: При повышении температуры
увеличивается, а при
0,S3 0,84 0,85Л,мкм
Рис. 1.22. Зависимость излучения от амплитуды импульса тока, протекающего через р—л-пере-ход в сфеениде галлия
понижении — уменьшается, так же как и ширина спектральной кривой.' Изменение Хиах составляет приближенно 0,3 нм/К.
Для GaAs, легированного Si и Ре, Хшах = = 0,95 мкм, AX0i6 --- 0.0?) мкм (кривая 6). При изменении температуры Яшах изменяется слабо.
Для светодиодов на основе GaP, легированных Zn, Fe и 02, Я,а,.1Х 0,68 мкм,
ДЯ01Й =¦ 0,03 мкм (кривая 4). Для светодиодов ка основе a SiC модификации 6Н. легированных В и N (кривая 3), Ятах = = 0,6 мкм, АЯи>6 ==- 0,1 мкм с малым сдвигом от температуры. Используя иные активаторы люминесценции в указанных материалах, можно получить светоизлучающие структуры с другим спектральным составом.
Спектральные характеристики светодиода зависят также от плотности тока в р—п-переходе. При малых плотностях свободных носителей в зонах излунательная (прямая) рекомбинация маловероятна. Повышение же концентрации носителей увеличивает интенсивность рекомбииаци-
31
S)
Rn
^ Ял (Ьд) CA (ia)
—II---------
Рис. 1.27. Вольт-амперная характеристика светодиода:
/ — светодиод на основе GaAs; 2 — GaP; 3 — SIC
Зависимость полного прямого динамического сопротивления светодиода /?д (ip) — падающая. Это значит, что с ростом тока через светодиод его полное сопротивление уменьшается. Таким образом, инжекционный светодиод целесообразно питать от источника тока.
По вольт-амперным характеристикам определяются статическое Дд, остаточное Rno и динамическое (дифференциальное) ??дин сопротивления диода, напряжения отсечки 11** и пробоя t/np (при обратном смещении на светодиоде), а также падение напряжения при номинальном токе.
Рассмотренные выше искусственные источники излучения непрерывно совершенствуются в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ним наукой и техникой, улучшаются их параметры и характеристики. Появляются источники, основанные на новых принципах, обладающие принципиально новыми свойствами. Например, разработаны светодиоды с переменным цветом свечения и т. д.
§ 1.5. Естественные источники излучения
Солнце. К основным характеристикам Солнца как излучателя относятся его угловые размеры, энергетические и спектральные характеристики и степень их изменения по поверхности. В зависимости от характера излучаемой энергии у Солнца различают фотосферу, обращающий слой, хромосферу и корону. Фотосфера является основным источником солнечного излучения с непрерывным спектром. В ней с увеличением глубины растет температура, что обусловливает потемнение диска к краю. О б -ращающий слой и хромосфера образуют атмосферу Солнца. Они состоят из светящихся газов, яркость которых в сотни раз меньше яркости фотосферы. Корона представляет собой внешнюю часть солнечной атмосферы и не имеет четкой наружной границы, ее яркость в миллион раз меньше яркости фотосферы и не превышает яркости Луны в полнолуние. На характеристики
36
щ излучения Солнца влияют К солнечные пятна, периодич-
¦ ность появления которых я равна одиннадцати годам,
1 взрывы и протуберанцы, по-? явление которых апериодич-» но, и постоянные неравно-1 мерности в фотосфере. я. Спектр излучения Солнца К ва пределами земной атмо-Щ сферы примерно совпадает ж со спектром излучения чер-щ ного тела, имеющего темпер а-Ж туру 6000 К. Энергетическая
V светимость составляет 6,2Х ж X Ю7 Вт/м2. До поверхности v Земли от Солнца через атмосферу доходит в основном излучение К В диапазоне длин волн 0,3—3,0 мкм с полосами поглощения, опре-Ё, деляемыми содержащимися в атмосфере парами воды, углекис-Ш дым газом и озоном. В приземных слоях атмосферы излучение щ Солнца эквивалентно излучению черного тела с температурой Щ Б600 к (рис. 1.28).
Ш Энергетическая освещенность, создаваемая Солнцем на пло-Ш щадке, перпендикулярной к направлению на Солнце, вне земной Ж атмосферы составляет 1360 Вт/м * (в перигее 1407 Вт/м® и в апогее ж 1316 Вт/м*); на поверхности Земли освещенность лежит в преде-
