Сборник задач по микрооптоэлектронике. Гуртов В.А - 9 стр.

новных носителей заряда τ0 в кремнии p-типа с ρ = 12 Ом·см, учитывая, что
доля тепловой генерации не превышает 5% от детектируемого порогового
заряда.
6.5. Рассчитать плотность поверхностных состояний Nss, при которой ско-
рость поверхностной генерации Is для полностью обедненной поверхности
вдвое превышает скорость генерации в приповерхностной обедненной облас-
ти IF. Считать, что сечения захвата носителей заряда равны σt = 10-15 см2, теп-
ловая скорость υt = 107 cм/с, постоянная времени τ = 1 мкс, ширина ОПЗ
W = 1·10-6 см.


7. Оптоэлектроника
7.1. Эффективность преобразования внешней (электрической) мощности пла-
нарного GaAs светодиода η равна 1,5 % при прямом токе I = 50 мА и разности
потенциалов U = 2 В. Оценить генерируемую прибором оптическую мощ-
ность Pi, если коэффициент отражения R на границе GaAs – воздух равен
R = 0,8. Коэффициент преломления GaAs n = 3,6.
7.2. Оценить эффективность преобразования внешней мощности планарного
GaAs светодиода η, когда внутренняя оптическая мощность Pi составляет
30 % от приложенной электрической мощности. Коэффициент преломления
GaAs n = 3,6.
7.3. Рекомбинационное время жизни неосновных носителей заряда фотодиода
τ = 5 нс. При протекании постоянного тока оптическая выходная мощность
равна Pdc = 300 мкВт. Определить выходную мощность Pf, когда сигнал через
диод модулирован на частоте 20 МГц и 100 МГц.
7.4. Ширина запрещенной зоны слаболегированного GaAs при комнатной
температуре 1,43 эВ. Когда материал сильно легирован (до вырождения) по-
являются «хвосты состояний», которые эффективно уменьшают ширину за-
прещенной зоны на 8%. Определить разницу в излучаемой длине волны света
в случае слабого и сильного легирования.
7.5. Идеальный фотодиод (т.е. с квантовым выходом равным 1) освещается
излучением мощностью P = 10 мВт при длине волны 0,8 мкм. Рассчитать ток
и напряжение на выходе прибора, когда детектор используется в режиме фо-
тотока и фото–э.д.с. соответственно. Ток утечки при обратном смещении
I0 = 10 нА, рабочая температура Т = 300 К.
7.6. Фотодиод на основе p-n перехода имеет квантовый выход 50 % на длине
волны 0,9 мкм. Рассчитать чувствительность R, поглощенную оптическую
мощность P (Ip = 1 мкА) и число фотонов, поглощенных в секунду на этой
длине волны rp.
7.7. Лавинный фотодиод с коэффициентом умножения М = 20 работает на
длине волны λ = 1,5 мкм. Рассчитать квантовый выход и выходной фототок


                                                                             9