Угол вывода излучения

September 19, 2011 by admin Комментировать »

Если свет на границе между полупроводником и воздухом испытывает полное внутреннее отражение, излучение из полупроводника не выходит наружу. Свет может выйти за пределы полупроводника, если угол падения лучей на границу раздела близок к 90°. Полное внутреннее отражение возможно для лучей, падающих не под прямым углом, а также при их почти скользящем падении. Полное внутреннее отражение сильно снижает внешний квантовый выход излучения, особенно для светодиодов из материалов с высокими значениями показателей преломления.

Предположим, что φ —угол падения лучей на границу раздела полупроводник-воздух (со стороны полупроводника). Тогда угол отражения этого луча от поверхности раздела Ф можно найти из закона Снеллиуса (иногда называемого законом Снелля):

где

Это соотношение является важным параметром светодиодов. Поскольку большинство полупроводников имеют высокие значения показателей преломления (> 2,5), только несколько процентов света, генерируемого внутри материала, выходят за пределы планарных светодиодов. Для полупроводниковых светодиодов с небольшими значениями показателей преломления (порядка 1,5) и полимерных светодиодов эта проблема стоит менее остро.

Упражнение. Определение угла вывода излучения для GaAs, GaNи полимерных светодиодов.

Показатели преломления для GaAs, GaNи излучающих свет полимерных материалов соответственно равны 3,4; 2,5 и 1,5. Требуется рассчитать критические углы полного внутреннего отражения для светодиодов на основе данных материалов и определить долю света, способного выйти за пределы их планарных структур. Также требуется оценить изменения, которые произойдут при помещении планарного светодиода из GaAsв герметичный прозрачный полимерный корпус с показателем преломления 1,5 (отражением света на границе раздела полимер-воздух здесь можно пренебречь).

Решение

Критические углы полного внутреннего отражения φc:

GaAs17,1° GaN23,6° полимер 41,8°

Доля, выходящего излучения:

GaAs2,21% GaN4,18% полимер 12,7%

При помещении GaAsпланарного светодиода в герметичный прозрачный полимерный корпус доля выходящего света увеличится на 232 %.

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