Электрические характеристики сверхъярких светодиодов

August 30, 2011 by admin Комментировать »

На рис. 12.19 представлены вольтамперные характеристики светодиодов красного свечения на основе AlInGaP, а также светодиодов голубого и зеленого свечения на основе InGaNв режиме прямого смещения. Прямая зависимость между пороговым напряжением и интенсивностью излучения свидетельствует о хороших рабочих характеристиках диодов. При токе 1 мА напряжения прямого смещения светодиодов зеленого и голубого свечения оказались близки (2,65 В и 2,75 В), даже несмотря на заметную разницу в энергиях излучений (для светодиодов голубого свечения Л = 470 нм,hv= 2,64 эВ, а для светодиодов зеленого свечения А = 525 нм, а hv— 2,36 эВ). Малое различие напряжений смещения, возможно, указывает на вероятность того, что при инжекции носителей в активную область InGaNчерез барьерный слой GaNчасть из них теряют энергию на излучение фононов. Потери увеличиваются при инжекции носителей в активные слои InGaNс высокой концентрацией индия для светодиодов зеленого свечения. Энергия расходуется на излучение фононов, восполняется внешним напряжением, подаваемым на светодиоды.

Рис. 12.19. Вольтамперные характеристики светодиодов AlInGaP/GaAsкрасного свечения и светодиодов InGaN/GaNсинего и зеленого свечения в режиме прямого смещения при комнатной температуре (ToyodaGoseyCorp., 2000)

 

Последовательное сопротивление диода определяется наклоном вольтамперной характеристики при больших токах. Светодиоды голубого и зеленого свечения обладают более высокими значениями последовательного сопротивления, чем светодиоды красного свечения.

Большее сопротивление светодиодов на основе InGaNобъясняется несколькими причинами:

•    «поперечным» сопротивлением буферных слоев п-типа, выращенных на сапфировых подложках;

•    сильным эффектом поляризации, характерным для семейства материалов на основе нитридов;

•    низкой проводимостью р-типа в барьерных слоях;

•    высоким сопротивлением контактов р-типа.

Низкая проводимость р-типа возникает из-за высокой энергии активации акцепторов 200 мэВ) в слоях GaNи InGaN, поэтому лишь небольшая доля акцепторов оказывается ионизованной и определяет концентрацию свободных дырок.

На рис. 12.20 показаны температурные зависимости напряжения прямого смещения диодов при токе 30 мА. Для всех диодов при повышении температуры напряжение прямого смещения падает, что связано с уменьшением ширины запрещенной зоны. Уменьшение последовательного сопротивления светодиодов с ростом температуры является еще одной причиной снижения напряжения смещения в светодиодах синего и зеленого свечения на основе InGaN. Это уменьшение сопротивления объясняется повышением активности акцепторов при повышении температуры, что увеличивает проводимость слоев GaNи InGaNр-типа.

Рис. 12.20. Температурные зависимости напряжения прямого смещения светодиодов красного свечения на основе AlInGaP/GaAs, синего и зеленого свечения на основе InGaN/GaNпри токе 30 мА (ToyodaGoseyCorp., 2000)

 

Библиографическийсписок

Bradley R.R., Ash R.M., Forbes N.W., Griffiths R.J.M., Jebb D.R, and Shepard H. E. "Metalorganic chemical vapor deposition of junction isolated GaAlAs/GaAs LED structures" J. Cryst. Growth77, 629 (1986).

Campbell J.C., Holonyak Jr.N., Craford M.G., and Keune D.L. "Band structure enhancement and optimization of radiative recombination in GaAsP (and InGaP:N)" J. Appl. Phys.45, 4543 (1974).

Casey Jr. H. C. and Panish M. B. Heterostructure Lasers, Part A and Heterostruc- ture Lasers, Part В(Academic Press, San Diego, 1978).

Chen C.H., Stockman S.A., Peanasky M.J., and Kuo C.P. "OMVPE growth of AlGalnP for high-efficiency visible light-emitting diodes" in High Brightness Light Emitting Diodes edited by G. B. Stringfeliow and M. G. Craford, Semiconductors and Semimetals48, (Academic Press, San Diego, 1997).

Craford M. G., Shaw R.W., Herzog A. H., and Groves W.O. "Radiative recombination mechanisms in GaAsP diodes with and without nitrogen doping" J. Appl. Phys.43, 4075 (1972).

Craford M. G. "Overview of device issues in high-brightness light-emitting diodes" in High Brightness Light Emitting Diodes edited by G. B. Stringfeliow and M. G. Craford, Semiconductors and Semimetals48 (Academic Press, San Diego, 1997).

Craford M. G. "The bright future of light-emitting diodes" Plenary talk on light emitting diodes at the MRS Fall Meeting, Boston Massachusetts December (1999).

Dallesasse J.M., El-Zein N., Holonyak Jr.N., Hs’ieh K.C., Burnham R.D., and Dupuis R. D. "Environmental degradation of AlGaAs-GaAs quantum-well heterostructures" J. Appl. Phys. 6S,2235 (1990).

Grimmeiss H.G. and Scholz H. "Efficiency of recombination radiation in GaP" Phys. Lett.8, 233 (1964).

Groves W. O. and Epstein A. S. "Epitaxial deposition of III-V compounds containing isoeiectronic impurities" US Patent 4,001,056 (1977).

Groves W.O., Herzog A.H., and Craford M.G. "Process for the preparation of electroluminescent Ill-V materials containing isoeiectronic impurities" US Patent Re. 29,648 (1978a).

Groves W. O., Herzog A. H., and Craford M. G. "GaAsP electroluminescent device doped with isoeiectronic impurities" US Patent Re. 29,845 (1978b).

Holonyak Jr.N. and Bevacqua S.F. "Coherent (visible) light emission from Ga(AsP) junctions" Appl. Phys. Lett. I,82 (1962).

Holonyak Jr.N., Bevacqua S.F., Bieian C.V., and Lubowski S.J. "The "direct- indirect" transition in Ga(AsP) p-n junctions," Appl. Phys. Lett.3, 47 (1963).

Holonyak Jr.N., Nuese C.J., Sirkis M.D., and Stillman G.E., "Effect of donor impurities on the direct-indirect transition in Ga(AsP)" Appl. Phys. Lett.8, 83 (1966).

Ishiguro H., Sawa K., Nagao S., Yamanaka H., and Koike S. "High efficient GaAlAs light emitting diodes of 660 nm with double heterostructure on a GaAlAs substrate" Appl. Phys. Lett.43, 1034 (1983).

Ishimatsu S. and Okuno Y. "High efficiency GaAlAs LED" Optoelectron. Dev. Technol. 4:, 21 (1989).

Kish F. A. and Fletcher R.M. "AlGalnP light-emitting diodes" in High Brightness Light Emitting Diodes edited by G.B. Stringfeliow and M.G. Craford, Semiconductors and Semimetals48(Academic Press, San Diego, 1997).

 

Krames М. R. etа/. "High-power truncated-inverted-pyramid (Alj;Gai_a;)o,5lno,5 P/GaP light emitting diodes exhibiting >50% external quantum effi- ciency"AppZ. Phys. Lett.75, 2365 (1999).

Krames M.R. et al. "High-brightness AlGaInN light emitting diodes" Proc. SPIE 3938, 2 (2000).

Krames M.R., Amano H., Brown J. J., and Heremans P. L. "High-efficiency light- emitting diodes" Special Issue of IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.8, 185 (2002).

Logan R. A., White H.G., and Trumbore F.A. "p-n junctions in compensated solution grown GaP" /.AppL Phys.38, 2500 (1967a).

Logan R. A., White H. G., and Trumbore F. A. "p-n junctions in GaP with external electrolumi-nescence efficiencies ~ 2% at 25 °C" AppL Phys. Lett.10, 206 (1967b).

Logan R. A., White H.G., and Wiegmann W. "Efficient green electroluminescent junctions in GaP" Solid State Electron.14, 55 (1971).

Mueller G. (editor) Electroluminescence /, Semiconductors and Semimetals64 (Academic Press, San Diego, 1999)..

Mueller G. (editor) Electroluminescence II, Semiconductors and Semimetals65 (Academic Press, San Diego, 2000).

Nakamura S. and Fasol G. The Blue Laser Diode (Springer, Berlin, 1997).

Nishizawa J., Koike M., and Jin C.C. "Efficiency of GaAlAs heterostructure red light emitting diodes" /.AppL Phys.54, 2807 (1983).

Nuese C. J., Stillman G. E., Sirkis M.D., and Holonyak Jr.N., "Gallium arsenide- phosphide: crystal, diffusion, and laser properties" Solid State Electron.9, 735 (1966).

Nuese C.J., Tietjen J.J., Gannon J.J., and Gossenberger H.F. "Optimization of electroluminescent efficiencies for vapor-grown GaAsP diodes" J. Electrochem. Soc,: Solid State ScL116, 248 (1969).

Pilkuhn M. and Rupprecht H. "Electroluminescence and lasing action in GaAsP" J. AppL Phys.36, 684 (1965).

Prins A.D., Sly J.L., Meney A. Т., Dunstan D.J., O’Reilly E. P., Adams A.R., and Valster A.J. Phys. Chem. Solids56, 349 (1995).

Steranka F.M., DeFevre D.C., Camras M.D., Tu C.-W., McElfresh D.K., Rudaz S.L., Cook L.W., and Snyder W.L. "Red AlGaAs light emitting diodes" Hewlett-Packard Journal p. 84 August (1988).

Steranka F. M. "AlGaAs red light-emitting diodes" in High Brightness Light Emitting Diodes edited by G. B. Stringfellow and M. G. Craford, Semiconductors and Semimetals48(Academic Press, San Diego, 1997).

Stringfellow G. B. and Craford M. G. (Editors) High Brightness Light Emitting Diodes, Semiconductors and Semimetals48(Academic Press, San Diego, 1997).

Strite S. and Morkoc H., "GaN, AIN, and InN: A review" J. Vac. ScL TechnoL В 10, 1237 (1992).

r

Tien P. K. Original version of the graph is courtesy of P. K. Tien of AT&T Bell Laboratories (1988).

 

Toyoda Gosei Corporation, Japan, LED product catalog (2000). United Epitaxy Corporation, Taiwan, General LED and wafer product catalog (1999).

Wolfe C.M., Nuese C.J. and Holonyalc Jr.N. "Growth and dislocation structure

of single-crystal Ga(AsP)" J. Appl. Phys.36, 3790 (1965). Wu J., Walukiewicz W., Yu K. M., Ager III J. W., Haller E. E., Lu H., Schaff W. J., Saito Y., and Nanishi Y. "Unusual properties of the fundamental bandgap of InN" Appl. Phys. Lett.80, 3967 (2002a). Wu J., Walukiewicz W., Yu K.M., Ager III J.W., Haller E.E., Lu H., and Schaff W.J. "Small bandgap bowing in Im-xGa^N alloys" Appl. Phys. Lett.m,4741 (2002b).

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты