Избыточная концентрация носителей в активной области двойных гетероструктур

August 11, 2011 by admin Комментировать »

Другим источником потерь квантового выхода излучения в двойных гетероструктурах является избыточная концентрация носителей в активной области, что происходит при высоких плотностях инжекционного тока. При увеличении тока инжекции происходит рост концентрации носителей в активной области и подъем уровня Ферми. При достаточно высоких плотностях тока положение уровня Ферми достигает верхнего края потенциального барьера. При этом активная область вся заполняется носителями и дальнейшее увеличение плотности инжекционного тока не приводит к росту концентрации носителей в ней. В результате этого интенсивность излучения выходит на насыщение. Даже при довольно высоких потенциальных барьерах сильное повышение плотности тока инжекции вызывает заполнение активной области носителями заряда. В таких случаях утечками носителей в барьерные слои при малых плотностях инжекционного тока можно пренебречь.

Рассмотрим светодиод на основе двойной гетероструктуры с толщиной активной областиWdh(рис. 4.12). Уравнение скоростей поступле-

Рис. 4.12. Уровень Ферми (EFn) и уровень размерного квантования (Ео) в двойной гетероструктуре (а) и в структуре с квантовой ямой (б)

 

 

ния носителей в активную область (за счет инжекции) и их удаления из этой области (за счет рекомбинации) определяется выражением

 

где В — коэффициент бимолекулярной рекомбинации. При высоких плотностях тока инжекции п = р. Решая уравнение (4.30) относительно п для стационарных условий(dn/ dt= 0), получаем выражение

 

С ростом тока инжекции плотность носителей увеличивается. В результате этого растет энергия Ферми. В условиях высоких плотностей носителей для уровня Ферми можно записать следующее приближенное выражение:

При высоких уровнях инжекции положение уровня фрпми может постичь величины потенциального барьера, в этой точкеEF–Ec =∆Ec. Используя это значение, из уравнений (4.31) и (4.32) можно найти плотность тока, при которой происходит заполнение активной области носителями зарядов:

Что переполнится сначала —зона проводимости или валентная зона квантовой ямы зависит от эффективной плотности состояний (Nc,Nv) и от разрывов зон

Из всего сказанного следует, что переполнение активной области носителями заряда является нежелательным явлением в двойных гетероструктурах и в структурах с квантовыми ямами. Поэтому мощные светодиоды должны иметь либо большую толщину активной области в двойных гетероструктурах, либо большое число квантовых ям в активной области, либо большую площадь контактных площадок, через которые осуществляется инжекция носителей. Учет этих параметров при разработке светодиодов позволяет избежать переполнения активной области при заданной рабочей плотности тока.

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