Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

19
Рис. 6. Схема прохождения световых лучей в плоском светодиоде.
Излучение распространяется в разные стороны от p-n перехода, поэтому
K
погл
= (1 + R
ТК
*exp (-2α
2
d
2
))*exp (-α
1
d
1
), где R
ТК
- коэффициент отражения от
тылового контакта.
2. Потери на отражение от поверхности полупроводника.
а. Френелевские потери. Нормально падающие лучи частично отражаются от
границы раздела полупроводник – внешняя среда. Коэффициент отражения от
границы полупроводник - воздух: r
o
= (n
o
–1)
2
/(n
o
+1)
2
где n
o
- коэффициент пре-
ломления полупроводника. Для соединений А
3
В
5
n
о
= 3,3-3,8. Для GaAs n
o
= 3,3
и r
o
= 0,285, доля выходящего излучения: 1 - r
o
= 4n
o
/(n
o
+1)
2
= 0,715. При увели-
чении угла падения r
o
несколько возрастает.
б. Потери, связанные с полным внутренним отражением.
Излучение, генерируемое в p-n переходе, распространяется под различными
углами к внешней поверхности полупроводника. При достижении некоторого
угла падения световых лучей θ
o
происходит полное внутреннее отражение света
от границы полупроводника с внешней средой. Угол полного внутреннего от-
ражения - θ
o
= arc sin (1/n
o
). Если излучение выходит не в воздух, то вместо 1
подставляется коэффициент преломления данной среды. Для GaAs θ
o
= 16
o
.
Коэффициент выхода излучения, учитывающий все потери, связанные с от-
ражением, записывается в следующем виде: K
отр
= 4n
o
/(n
o
+1)
2
*(1–cos θ
o
).
Из-за потерь на отражения для СИД на GaAs выход излучения составляет
около 1,3%, на GaP – 1,6%.
Полная эффективность выхода излучения с учетом потерь на поглощение и
отражение дается выражением:
()
()
(
)
(
)
,
)(d)(
deeR1
cos1
1n
n4
K
221
d)(d)(2
TK
0
2
0
∫
∫
λλφ
λ⋅+⋅λφ
⋅θ−⋅
+
⋅
=
⋅λα−⋅λα⋅−
где ф(λ) - скорость генерации фотонов.
Снижение френелевских потерь обеспечивается нанесением на поверхность
излучающего диода просветляющего слоя. Показатель преломления слоя: n
c
=
(n
0
n
cреды
)
1/2
, где n
0
- показатель преломления полупроводника, n
среды
- показатель
преломления среды, в которую выходит излучение (для воздуха n = 1). Толщи-
на слоя d
С
выбирается такой, чтобы световые лучи, отраженные от границ раз-
дела слоя с внешней средой и полупроводником, гасили друг друга вследствие
взаимной интерференции. Для этого используется условие: n
c
*d
c
= (2m - 1)*λ/4,
m = 1, 2, 3… Планарный излучающий диод помещают в среду с коэффициен-
том преломления промежуточным между воздухом и полупроводником. В ка-
честве такой среды используют прозрачные пластмассы (эпоксидные, кремний-
органические – n = 1,4-1,8), при этом коэффициент выхода увеличивается при-

Страницы