Внутренний и внешний квантовый выход излучения, коэффициент полезного действия (к. п. д.)

October 28, 2011 by admin Комментировать »

Активная область идеального светодиода испускает один фотон на каждый инжектированный в нее электрон, т.е. каждый электрон генерирует один световой квант (фотон). Поэтому квантовый выход излучения активной области идеального светодиода равен единице. Внутренний квантовый выход излучения светодиода (или его внутренняя эффективность) определяется отношением числа рожденных в его активной области фотонов к числу инжектированных в нее электронов в единицу времени (секунду), т. е.

где Pint —мощность оптического излучения из активной области светодиода,I—ток инжекции.

Желательно, чтобы все фотоны, испускаемые активной областью, выходили за пределы светодиода. Именно так и должно происходить в идеальных светодиодах, внешний квантовый выход излучения которых равен единице. Однако в реальных светодиодах часть фотонов все же остается внутри полупроводника.

•    Они могут быть поглощены подложкой светодиода, если она обладает способностью поглощать излучение данной длины волны.

•    Они могут столкнуться с металлической поверхностью контакта и также поглотиться ею, что неминуемо ведет к снижению квантового выхода.

Кроме того, существует полное внутреннее отражение, заключающееся в локализации света внутри структуры, что также снижает вероятность выхода фотонов за пределы полупроводника. Поэтому вводится коэффициент оптического вывода излучения, определяемый

как отношение числа фотонов, излученных светодиодом, к числу фотонов, образованных в активной области в единицу времени (секунду):

где Р — мощность оптического излучения, выходящего за пределы светодиода.

Этот параметр отражает качество светодиода. Без применения сложных и дорогих технологических процессов практически невозможно сделать светодиод с ηextract> 50%.

Внешний квантовый выход излучения светодиода определяется отношением числа фотонов, испущенных светодиодом к числу инжектированных электронов в единицу времени (секунду):

Коэффициент полезного действия (к. п. д.) светодиода определяется как

где I•V— электрическая мощность, подведенная к светодиоду.

Упражнение. Определение квантового выхода излучения светодиода

Рассматривается светодиод с пороговым напряжением, равным Vth=  Ед/е = 2 В, и дифференциальным сопротивлениемRs= 20 Ом. Вольтамперная характеристика такого светодиода при прямом смещении имеет вид:V = Vth+ IRs.При пропускании через диод тока I = 20 мА его оптическая мощность составляет Р = 4 мВт приhv=Eg.Требуется определить внутренний и внешний квантовый выход излучения светодиода, а также его к. п. д. Предполагается, что ηextract= 50%.

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